ACEROS 1045 y1010

PREPARACIÓN Y ANÁLISIS DE MUESTRAS METALOGRÁFICAS DE UN ACERO SAE AISI 1020 Y 1010

JAIVER RICARDO GARCIA PARRA WALDEMAR MEDINA AREVALO LUIS FERNANDO SANDOVAL SUAREZ

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA INGENIERIA METALURGICA FACULTAD DE INGENIERIA TUNJA 2012

INFORME DE PREPARACIÓN Y ANÁLISIS DE MUESTRA METALOGRÁFICA DE UN  ACERO AISI 1020 Y 1010

JAIVER RICARDO GARCIA PARRA WALDEMAR MEDINA AREVALO LUIS FERNANDO SANDOVAL SUAREZ

Ingeniero:  ALVARO HERNANDO FORERO PINILLA

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA INGENIERIA METALURGICA FACULTAD DE INGENIERIA TUNJA 2011

OBJETIVOS -

Reconocer las características de un acero AISI 1010- 1045 a través de un análisis metalográfica.

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Identificar las diferentes formaciones o estructuras presentes en el acero a través de las micrografías.

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Identificar cada una de las características de un material atreves de sus micrografías.

MARCO TEÓRICO METALOGRAFÍA 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 como la presencia de segregaciones y otras irregularidades que profundamente pueden modificar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un metal. Su objetivo principal es la realización de una reseña histórica del material buscando microestructura, inclusiones, tratamientos térmicos a los que haya sido sometido, microrechupes, con el fin de determinar si dicho material cumple con los requisitos para los cuales ha sido diseñado. Se conocerá la distribución de fases que componen la aleación y las inclusiones no metálicas, así como la presencia de segregaciones y otras irregularidades. EXAMEN MICROGRÁFICO Y MACROGRÁFICO La forma más sencilla de realizar el estudio, es examinando las superficies metálicas a simple vista, logrando determinar de esta forma las características macroscópicas. Se extraen datos sobre los tratamientos mecánicos sufridos por el material (trefilado, laminado, forjado, entre otros), comprobar la distribución de defectos (grietas superficiales, de forja, rechupes, partes soldadas). Tanto en macroscopía como en microscopía, se utilizan criterios para el tipo de corte a realizar para extraer la muestra dependiendo el estudio a realizar, por  ejemplo: - Corte transversal: Naturaleza del material, homogeneidad, segregaciones, procesos de fabricación. - Corte longitudinal: Proceso de fabricación de piezas, tipo y calidad de la soldadura y otros. Por otra parte, existe otro tipo de examen que es el examen micrográfico, que representa una técnica más avanzada y se basa en la amplificación de la superficie mediante instrumentos ópticos (microscopio) para observar las características estructurales microscópicas (microestructura). Este tipo de examen permite realizar el estudio o controlar el proceso térmico al que ha sido sometido un metal, debido a que los mismos colocan en evidencia la estructura o los cambios estructurales que sufren en dicho proceso. Como consecuencia de ello también es posible deducir las variaciones que experimentan sus propiedades mecánicas (dependiendo de los constituyentes metalográficos presentes en la estructura). Los estudios ópticos microscópicos producen resultados que no solo son útiles a los investigadores sino también a los ingenieros. El examen de la microestructura es muy útil para determinar si un metal o aleación satisface las especificaciones en relación a trabajos mecánicos anteriores, tratamientos térmicos y composición general. La microestructura es un instrumento para analizar las fallas metálicas y para controlar procesos industriales. Para un estudio de ella se necesita una preparación aún más cuidadosa de la superficie. No obstante el procedimiento de preparación de la superficie es básicamente el mismo para ambos ensayos metalográfica.

Permite registrar la microestructura de la muestra para un posterior análisis. Se obtiene mediante el microscopio metalúrgico. En comparación al microscopio biológico el microscopio metalúrgico difiere en la manera en que la luz es proyectada. Como una muestra metalográfica es opaca a la luz, la misma debe ser iluminada por luz reflejada. Un haz de luz horizontal de alguna fuente de luz es reflejado, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo a través del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra. Un poco de esta luz incidente reflejada desde la superficie de la muestra se amplificará al pasar a través del sistema inferior de lentes, el objetivo, y continuará hacia arriba a través del reflector de vidrio plano; luego, una vez más lo amplificará el sistema superior de lentes, el ocular. La amplificación máxima obtenida con el microscopio óptico es de unos 2000 x. La limitación principal es la longitud de onda de la luz visible, la cual limita la resolución de los detalles finos de la muestra metalografía. La utilidad del microscopio metalúrgico puede ser  ampliada debido a la incorporación de diversos aparatos auxiliares, como son los que permiten observar aspectos estructurales que no son visibles en condiciones normales. Puesto que el ojo humano es insensible a las diferencias de fase, debe incorporarse al microscopio un aparato óptico especial. Las diferencias de fases causados por variaciones extremadamente pequeñas al nivel de microestructuras, se transforman más tarde, en diferencias de intensidad en la imagen observada, revelando de esta forma aspectos invisibles bajo iluminación ordinaria.

PROCEDIMIENTO

PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR LA PROBETA: En los procesos que se obtiene un aumento de calor debido a la fricción es necesario refrigerar para evitar un cambio en la estructura del acero. MUESTREO: El método que se utilizo en la práctica fue la utilización de un arco de sierra, donde se tomo la varilla se presiono en la morza hasta que quede bien ajustada, medimos aproximadamente dos centímetros y empezamos a cortar con el arco de cierra la superficie señalada de la varilla; luego de tener la probeta cortada tomamos la otra barrilla de aceros y realizamos lo mismo. Este corte también puede realizarse por: sierra, este produce severas condiciones de trabajo en frío y no es ventajoso. El corte mediante este método ocasiona superficies irregulares con valles excesivamente altos, dando como efecto más tiempo de aplicación de las técnicas de preparación de las muestras. Generalmente este tipo de corte es utilizado para extraer probetas de piezas muy grandes, para poder luego proceder con el corte abrasivo y adecuar la probeta a los requerimientos necesarios. DESBASTE: luego de cortar la probeta esta nos quedo con superficie que tenia apariencia de filamentos y ganchos, para eliminar estas imperfecciones tomamos el esmeril para desbastar aquellos partes donde estaban estas imperfecciones y algunos altiplanos, en nuestro caso tomamos el acero 10-20 el cual fue pulido por las caras transversales y el acero 10-10 por las caras longitudinales, en el proceso de pulida tomamos un dispositivo que nos permite visualizar si las caras pulidas nos están quedando paraleles, en el proceso tardamos barias horas puesto que se nos dificulto dejar paralelas las caras de las probetas. PULIDA: Se inicia el proceso de desbaste sobre una serie de hojas de esmeril o lija con abrasivos más finos, sucesivamente. Se divide en 3 fases: Desbaste grosero, intermedio y final. Cada etapa de preparación de probetas metalografías debe realizarse muy cuidadosamente para obtener al final una superficie exenta de rayas. La IB-DIGISET está diseñada para preparar probetas de forma manual o automática.

Desbaste Grosero: Es el desbaste inicial, que tiene como objetivo planear la probeta, lo cual

puede hacerse a mano y aun mejor con ayuda de una lijadora de banda. El papel de lija utilizado es de carburo de silicio con granos de 240 o papel de esmeril # 80-180. En cualquier  caso, la presión de la probeta sobre la lija o papel de esmeril debe ser suave, para evitar la distorsión y rayado excesivo del metal. Desbaste Intermedio: Se realiza apoyando la probeta sobre el papel de lija o de esmeril,

colocado sobre una mesa plana o esmeriladora de banda fija. En esta fase se utilizan los papeles de lija No. 320- 400.

Desbaste Final: Se realiza de la misma forma que los anteriores, con papel de lija No. 500-

1000. En todo caso, en cada fase del desbaste debe tomarse siempre en cuenta el sistema refrigerante. Cada vez que se cambie de papel, debe girarse 90 grados, en dirección perpendicular a la que se seguía con el papel de lija anterior, hasta que las rayas desaparezcan por completo. Se avanza y se facilita mucho las operaciones descritas utilizando una pulidora de discos, a las que se fija los papeles de lija adecuado en cada fase de la operación. PULIDO FINO: El  pulido fino es una superficie plana libre de ralladuras que se obtiene mediante uso de un paño cargado con partículas abrasivas seleccionadas en su tamaño. El abrasivo común es el oxido de aluminio para pulir metales ferrosos. Otros abrasivos son la pasta de diamante, oxido de cromo y oxido de magnesio. La selección del paño para pulir  depende del material que se va a pulir para el estudio metalográfica. SECADO: para finalizar quitamos los residuos de alúmina con abundante agua y frotamos suavemente con la yema del dedo y posteriormente lo acercamos al secador para obtener  así una superficie totalmente limpia. Posteriormente vimos la probeta al microscopio por cada una de sus secciones y observamos que no tuviera ninguna imperfección como colas de cometa o rayones pronunciados ; luego de ello procedimos a realizar el ataque .  ATAQUE e) Ataque: Permite poner en evidencia la estructura del metal o aleación. Existen diversos métodos de ataque pero el más utilizado es el ataque químico. El ataque químico puede hacerse sumergiendo la muestra con cara pulida hacia arriba en un reactivo adecuado, o pasar sobre la cara pulida un algodón embebido en dicho reactivo. Luego se lava la probeta con agua, se enjuaga con alcohol o éter y se seca en corriente de aire. El fundamento se basa en que el constituyente metalográfica de mayor velocidad de reacción se ataca más rápido y se verá mas oscuro al microscopio, y el menos atacable permanecerá más brillante, reflejará más luz y se verá más brillante en el microscopio. Para la realización de el ataqué para cada una de las probetas fue el siguiente: Para la muestras de acero 1010 y 1045 las atacamos con nital al 5% después de ello procedimos a observarlo en el microscopio y tomar respectivamente las fotografías. El tiempo de inmersión de la probeta con cada reactivo fue de 4 a 5 segundos.

FOTOGRAFIA: En la toma de las fotografías microscopio Para el acero 1010: TRANSVERSAL500X

se ubica la probeta sobre el lente del

TRANSVERSAL250XLONGITUDINAL250X

Tomamos cuatro micrografías 2 longitudinales de 250X y 500X, Dos transversales de 250X y 500X y una de 100x transversal

ACERO 1045: Tomamos 6 micrografías a 100x, 250x y 500x

LONGITUDINAL 500X

TRANSVERSALES 500x

TRANSVERSALES 250x

Longitudinal a 250x

Transversal a 100x

Transversal a 100x

 ANALISIS DE RESULTADOS  ACERO 1045

Transversal -

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Se observa un poco participación de carburos dentro de la muestra. Presencia de humedad debido al color azuloso en algunas zonas de la muestra. Presencia de inclusiones no redondas. La matriz que presenta la muestra es totalmente ferritica con inclusiones de granos pertilicos; estos granos perliticos tienden a formar una especie de bandas lo que indica que el material tuvo en proceso en la fabricación. Los granos alargados indican que se estiro; los granos no son equiaxiales

LONGITUDINAL -

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Se evidencia la presencia de granos perliticos en matriz perlitica granos equiaxiales en una estructura homogénea siendo muy equilibrada, se evidencia que este material no ha sido sometido a tratamientos de ningún tipo, acero dulce debido a su maleabilidad. Matriz ferritica, presencia de carburos o precipitación de los mismos (color verdoso), presencia de humedad. Estructura homogénea presencia de islas de granos perliticos dentro de la matriz ferritica.

 ACERO 1010 LONGITUDINAL -

Distribución homogénea, No hay presencia de matriz; tiene propiedades típicas debido ala presencia de perlitas homogéneas. Los tonos oscuros evidencian que son perlitas por lo tanto es un eutectoide completamente. Presencia de oxidación (color café). Presencia de humedad (color azuloso)

TRANSVERSAL -

Se observan bandas de carburos. No se evidencia muy bien el límite de grano. Debido al empleo de cloruro férrico en la muestra tiene un tono oscuro y evidencia aun más la presencia de los carburos.

Valor porcentual de cada una de las fases presentes  ACERO 1010 α = (12/ 86)X100 α = 13,9 %

 ACERO 1045 α = (54/ 86)X100 α = 62,7 %

CONCLUSIONES

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Logramos reconocer las principales características de una micrografía. Reconocimos los principales componentes que forman un acero. A través de las micrografías logramos reconocer los granos de un material en este caso un acero. Reconocimos algunas de las imperfecciones que posee un material al observar que partículas hay presentes en nuestra muestra.

BIBLIOGRAFIA METALURGYOF PHAESE TRANSFORMATIONS ChadwicK CIENCIA Y MATERIALES DE INGENIERIA W. CALLINTE INGENIERING MATERIALS M ASHLON