BASES TEORICASQUE ES METALOGRAFIA: La metalografa estudia la estructura microscpica de los metales y sus aleaciones. Antes de observar un metal al microscopio, es necesario acondicionar la muestra de manera que quede plana y pulida. Plana, porque los sistemas pticos del microscopio tienen muy poca profundidad de campo y pulida. pulida porque as observaremos la estructura del metal y no las marcas originadas durante el corte u otros procesos previos.FASES Las fases de preparacin de la probeta metalogrfica son las siguientes: lijado Pulido Ataque qumico o electroltico. Microscopio Metalografico.LIJADODurante el proceso de lijado se eliminan gran parte de las rayas.Se realiza con lijas empleando distintos dimetros de partcula, cada vez ms finos.Cada vez que se cambia del numero de lija, es muy importante limpiar muy bien la probeta para eliminar los posibles restos de partculas de lija anterior, as evitamos que se produzcan rayas por partculas que hayan podido quedar en la lija anterior cuando estamos trabajando con una lija de grano ms fino.

PULIDOSe realiza con paos especiales, del tipo de los tapices de billar.Como abrasivo, se puede utilizar polvo de diamante o almina. El primero se aplica con un aceite especial, para lubricar y extender la pasta de diamante y el segundo con agua.En el pulido apenas hay arranque de material y lo que se pretende es eliminar todas las rayas producidas en procesos anteriores. El pulido finaliza cuando la probeta es un espejo perfecto.ATAQUE QUIMICOEn este punto la probeta es plana y est pulida, es un espejo.El ataque qumico pondr de manifiesto la estructura del metal ya que atacar los bordes de los granos y afectar de manera diferente a las distintas fases presentes en el metal. Para cada metal y aleacin se utiliza un reactivo de ataque diferente. En el caso del acero el ms utilizado es el NITAL, que se prepara disolviendo cido ntrico en etanol. Cuando el acero es inoxidable se suele realizar un ataque electroqumico.En la fotografa aparece la probeta antes de ser tratada con Nital-5 (ntrico en etanol al 5%). Despus del ataque perder su brillo.SECADOR DE CABELLOEs un pequeo electrodomstico diseado para expulsar aire caliente o fro sobre la superficie deseada, acelerando la evaporacin del agua para secar el cabello.MICROSCOPIO Es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeos para ser vistos a simple vista. El tipo ms comn y el primero que se invent es el microscopio ptico. Se trata de un instrumento ptico que contiene dos o ms lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refraccin.ESTRUCTURAS DEL DIAGRAMA HIERRO CARBONO. El acero se obtiene cuando se mezcla hierro con carbono. El acero aleado es un acero al que se le aaden elementos de aleacin adicionales al carbono. Al acero que est formado simplemente por hierro y carbono se le suele llamar acero al carbono. En la Figura a continuacin se muestra el diagrama de fases del acero al carbono.

Las fases y microconstituyentes ms importantes que aparecen en el diagrama Fe-C son: Ferrita: solucin slida intersticial de hierro alfa con C (es hierro alfa casi puro). Es el ms blando y dctil de los constituyentes de los aceros. Cementita: es un compuesto intermetlico de frmula Fe3C (equivalente a 6,67%C). Es el constituyente ms duro y frgil. Perlita: solucin eutectoide formada por cristales de ferrita y cementita. La estructura laminar confiere elevada dureza y resistencia mecnica. Austenita: solucin slida de hierro gamma con C. Slo es estable a temperturas superiores a 723C, y en su enfriamiento se descompone en ferrita y cementita. Se trata de un constituyente blando, no magntico, dctil, tenaz y de elevada resistencia al desgaste. Ledeburita: es el constituyente eutctico que se forma en el enfriamiento de las fundiciones a 1130C. No existe a temperatura ambiente, y en el enfriamiento se transforma en cementita y perlita.

Las transformaciones ms relevantes del diagrama Fe-Fe3C son:

Las fases y microconstituyentes del diagrama Fe-Fe3C van a conferir caractersticas mecnicas distintas a las aleaciones.

PROPIEDADES GENERALES DE ACEROS Y FUNDICIONES: Los constituyentes que forman parte de la estructura de los aceros determinan las caractersticas de los mismos. Los aceros hipoeutectoides, formados por perlita y ferrita, son dctiles y tenaces. La ferrita es el constituyente matriz y comunica sus propiedades al acero. La perlita aumenta la resistencia.Los aceros eutectoides, formados nicamente por perlita, poseen las mismas propiedades que sta.Los aceros hipereutectoides son duros y frgiles, propiedades caractersticas de la cementita, que es el constituyente matriz.Las fundiciones estn constituidas por perlita y cementita, pero a diferencia de los aceros, no podemos disolver la cementita, por lo que en general, son duras y frgiles y no aptas para la forja. stas son las fundiciones blancas. Pero en realidad s es posible transformar la cementita en grafito consiguiendo las denominadas fundicines grises, maleables y nodulares, con propiedades distintas a las blancas, que se asemejan ms a los aceros.

EL MICROSCOPIO METALURGICO

En comparacin con uno de tipo biolgico, el microscopio metalrgico difiere en la manera en que la muestra es iluminada. Como una muestra metalogrfica es opaca a la luz, la misma debe ser iluminada por luz reflejada. Como se observa en la figura 3.6, un haz de luz horizontal, de alguna fuente de luz, es reflejado por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo a travs del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra.

Fotomicroscopio metalogrfico Colocacin de la muestra

Figura 3.6. a) Fotomicroscopio metalogrfico, y b) detalle de la colocacin de la muestra en el portamuestras.

Un poco de esta luz incidente reflejada desde la superficie de la muestra se amplificar al pasar a travs del sistema inferior de lentes, el objetivo, y continuar hacia arriba a travs del reflector de vidrio plano; luego, una vez ms lo amplificar el sistema superior de lentes, el ocular.

a) AUMENTOS. Se denomina aumento del microscopio (Am) a la relacin sobre el tamao de la imagen y el del objetivo.

Am = (D1/D2) M1 M2 (1.1)En donde:D1 = distancia entre el ocular y la pantalla de proteccin,xD2 = distancia entre el ocular y objetivo,M1 = aumento propio del ocular,M2 = aumento propio del objetivo. b) PODER DE RESOLUCION. Se define como la capacidad de un objetivo para producir imgenes separadas y distintas de dos detalles del objeto muy prximos. Es funcin directa de la longitud de onda, l, de la luz incidente e inversa del ndice de refraccin del medio, n, y del ngulo de semiabertura de la lente objetivo, u. Para el caso de haz incidente ancho paralelo en el objeto, se cumple la expresin: (1.2)En donde las unidades de d son las mismas que las de l. En la microscopa ptica suele emplearse tipos de iluminacin distintos de la luz blanca, y aunque no aportan mayor resolucin si permiten facilitar la separacin de los incidentes observables.

Citamos entre ellos:Campo oscuro.Luz polarizada.Tcnica de Nomarsky. c) PROFUNDIDAD DE CAMPO, e, tambin denominada penetracin o resolucin vertical del objetivo, es la capacidad de dar imgenes ntidamente enfocadas, cuando la superficie del objeto no es completamente plana. La profundidad de campo es inversamente proporcional a los aumentos propios del objetivo, M2, al ndice de refraccin, n, del medio y al ngulo de semiapertura del objetivo, u, es decir: (1.3)PARAMETROS DE PREPARACION:

Superficie: de los discos abrasivos, de esmerilado y paos de pulido.

Abrasivos: El abrasivo debe tener entre 2,5 a 3 veces mayor dureza que el material a trabajar. La cantidad y dosificacin del abrasivo depende de la superficie de la pieza a trabajar.

Tamao del grano del abrasivo: Debe elegirse al inicio del esmerilado el tamao de gano ms chico posible y escalonar en la menor etapas sucesivas los otros tamaos, de manera de lograr el pulido en el menor tiempo posible.

Lubricante: lquido utilizado para la refrigeracin y lubricacin. Dependen del material a utilizar. En general materiales blandos requieren de mucha lubricacin y poco abrasivo y a la inversa.

Velocidad de rotacin: en caso de hacerse en forma mecnica, para el esmerilado grueso se utiliza una velocidad elevada para una eliminacin rpida. Para el esmerilado fino, pulido con diamante y con xido, se utilizan velocidades ms bajas. Si la velocidad fuese excesivamente alta, el abrasivo saldra despedido por fuerza centrifuga.

Fuerza: se utilizan tablas en base a la superficie total de pulido (una o varias muestras incluidas la resina). Si la fuerza fuera elevada, dara origen a un aumento de la temperatura por rozamiento y al defecto de la cola de cometa.

Tiempo: debe ser el menor posible para evitar defectos como relieves o redondeo de bordes. El tiempo se ajusta en funcin del tamao de las muestras.

DEFECTOS DE PREPARACIN:

Rayas: son surcos producidos por las puntas de los abrasivos. Deformacin plstica: puede provocar defectos superficiales despus del esmerilado o el pulido. Se revela despus del ataque. Aplastamiento: es la deformacin plstica de grandes zonas dela muestra. Se pueden producir por una eleccin incorrecta del abrasivo, lubricante o pao. Redondeo de bordes: se debe a la utilizacin de una superficie de pulido muy elstica. Provoca una eliminacin del material tanto en la superficie como en los bordes. Relieve: cuando se pule un material con varias fases se puede dar lugar este fenmeno debido a la diferente dureza o resistencia al desgaste de c/u. Aparece durante el pulido. Hay que tener en cuenta para evitarlo el tiempo adecuado de pulido y el tipo de pao. Arranques: son cavidades que quedan despus del pulido debido a la prdida de material durante la abrasin. Aparecen en materiales duros y quebradizos o que tengan inclusiones. Son debidas a un exceso de fuerza o mal a seleccin del pao (pelo largo). Separaciones: son espacios que aparecen entre las resinas y el material luego de ser incluido. Puede ser debida a una mala eleccin de la resina, que la pieza tenga grasitud o impurezas, contaminantes o mala eleccin de los parmetros de inclusin. Grietas: Se producen por excesiva energa entregada en el proceso de preparacin mayor a la que puede soportar. Se dan en materiales frgiles o con varias fases o estructura en capas. Se pueden provocar en el corte o en la etapa de inclusin. Falsa porosidad: los materiales blandos que tienen poros se pueden llenar con material por aplastamiento, aprecindose un nmero menor de poros que los reales. Caso contrario los frgiles. Colas de cometa: aparecen junto con las inclusiones o los poros cuando el movimiento relativo de la muestra y el disco es unidireccional. Se evita realizando movimientos en todas las direcciones de pulido. Contaminacin: material distinto al de la muestra que se deposita en las etapas de esmerilado o pulido. Pueden estar presentes en los discos, papeles o paos. Por eso es de suma importancia el lavado previo. Abrasivo incrustado: son partculas de abrasivos sueltas incrustadas por presin en la muestra. Se producen por una mala combinacin en la seleccin del tamao de abrasivo, pao y lubricante. Huellas de lapeado: son indentaciones producidas por las partculas del abrasivo. No forman una lnea continua sino una lnea entrecortada. La partcula salta sobre la superficie dejando ese aspecto. Se pueden producir por mala seleccin de fuerza y superficie de disco o pao. Teido: es una decoloracin de la superficie de la muestra debida al contacto con un cuerpo extrao. Aparece a menudo despus de someter a una pieza a limpieza o ataque por haber quedado estos en las separaciones existentes entre material resinas.

CLASIFICACIN DE LOS TAMAOS DE GRANO.

Existen diversos mtodos para determinar el tamao de grano, como se ven en un microscopio. El mtodo que se explica aqu es el que utilizan con frecuencia los fabricantes. El tamao de grano se determina por medio de la cuenta de los granos encada pulgada cuadrada bajo un aumento de 100X y generalmente se especifica el tamao de grano austentico, que para un acero templado de manera apropiada debe ser pequeo. En la siguiente figura se muestran algunas imgenes de distintos tamaos de grano bajo observacin microscpica:

Figura 1. Imgenes microscpicas de distintos tamaos de grano.

Anexo 1: Tabla de valores medios de dureza para algunas fases de los aceros al carbono

Microestructura Dureza Vickers, HV (MPa)Ferrita 500 - 900Austenita 1490 - 1770Perlita 1990 - 2260Sorbita 2500 - 3050Trooslita 3610 - 4850 Mezcla de Trooslita y Martensita 5510 - 7460Martensita 8670 - 9400Cementita 11140 - 12200

MATERIALES

La experiencia del laboratorio se llevar a cabo con los siguientes materiales: Acero 1045 mezon de lijado lijas 100, 120, 180, 240, 320, 400, 600 pedazo de vidrio. Servilletas. alumina 1u y alumina 0.5 bandeja agua destilada pinza ataque quimico (cido picrico)

EQUIPOS

Para la prctica se hizo uso de los siguientes equipos. Pulidora: Equipo: LIJADORA / PULIDORA

Marca: METASERV 2000

Modelo: GRINDER / POLISHER

Talla de plato: 7''

Velocidad: 50 - 500 rpm

Secador de Cabello: Equipo: SECADOR

Marca: GILLETTE

Modelo: SUPERMAX/SWIVEL

Velocidad: 3 Velocidades

Microscopio Equipo: MICROSCOPIO

Marca: UNION

Modelo: MC 86525

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALEl desarrollo de la prueba experimental se llev a cabo bsicamente en los pasos que se detallan a continuacin

PASO # 1

LIJADO: Se realiz el devastado de la muestra de acero 1045, cuya superficie fue objeto de estudio con ayuda de lijas con tamaos de grano que oscilaban entre: 80, 100, 120, 220, 360, 400, 500 y 600. Este proceso se realiz de forma manual.En el mesn del laboratorio se coloc una lamina de vidrio, sobre la cual se fueron colocando los diferentes tipo de lija y se proceda a pasar sobre la probeta que contena rayas, el lijado se se realiz en una sola direccion consecutivamente hasta lograr eliminar las rayas, descendiendo el tamao de los ocho (8) tipos de papel de lija.

PASO # 2Pulido: la probeta se llevo a la pulidora, en donde se realiz un pulido fino usando almina de 0.05 y 1, el cual es un liquido abrasivo el cual permiti obtener una superficie con menos imperfecciones que la que se obtuvo con el papel de lija. Este proceso de pulido se llevo a cabo en una pulidora automtica, la cual est compuesta por una serie de paos especiales que permiten tener dicho acabado.

PASO # 3Ataque qumico: la probeta, se ataca con reactivos qumicos apropiados. Estos reactivos dependen del tipo de material que se desea atacar, en este caso nuestro ataque qumico se realiz con Acido Pcrico 0.5, se colocaron seis (3) gotas de ste compuesto qumico sobre la superficie de la muestra, dejndolo reaccionar por dos (1) minutos hasta que se lograron observar algunas manchas de color marrn sobre dicha superficie.Lavamos la muestra con agua destilada, y se procedi a secar la misma con ayuda de un secador de cabello, ste procedimiento permiti retirar los residuos obtenidos en los procesos anteriores.

PASO #4Observacinmetalogrfica: Finalmente, la muestra se lleva a un microscopio ptico, observando la microestructura del acero verificando as a nivel Micro la accin del devastado y lijado de la Pieza, la cual fue comparada posteriormente con la Tabla. Ver anexo N

Figura. N 1 figura. N 2

RESULTADOSEl acero 1045 Se puede comparar la muestra obteniendo un parecido aproximado de un 90% con figura N. 2El cual arrojo que nuestra muestra presentaba las siguientes caractersticas:

La perlita aparece en granos denominados "colonias"; dentro de cada colonia las capas estn orientadas esencialmente en la misma direccin y esta direccin vara de una colonia a otra. Las capas delgadas claras son de ferrita, y la cementita aparece como capas delgadas ms oscuras. La mayora de las capas de cementita son tan delgadas que los lmites de fases adyacentes no se distinguen.La perlita forma lminas porque los tomos de carbono necesitan difundir la distancia mnima dentro de su estructura.Hay dos tipos de perlita: Perlita fina: dura y resistente. Perlita gruesa: menos dura y msductil..

La razn de este comportamiento radica en los fenmenos que ocurren en los lmites de fases ( y cementita). En primer lugar, hay un alto grado de adherencia entre las dos fases en el lmite. Por lo tanto, la resistencia y la rigidez de la fase cementita restringe la deformacin de la fase [ferrita], ms blanda, en las regiones adyacentes al lmite; es decir, la cementita refuerza a la ferrita.

Este grado de reforzamiento es ms elevado en la perlita fina porque es mayor la superficie de lmites de fases por unidad de volumen del material. Adems, los lmites de fases sirven de barrera para el movimiento de dislocaciones, del mismo modo que los lmites de grano. En la perlita fina y durante ladeformacion plastica las dislocaciones deben cruzar ms lmites de fases que en la perlita gruesa. De este modo el mayor reforzamiento y restriccin del movimiento de las dislocaciones en la perlita fina se traducen en mayor [dureza] y [resistencia mecnica].

La perlita gruesa es ms dctil que la perlita fina a consecuencia de la mayor restriccin de la perlita fina a la deformacin plstica.

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

ANEXO 4

ANEXO 5