Ensayo Metalográfico-UNI-FIM

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECÁNICA “INFORME DE ENSAYO DE METALOGRAFÍA”

CIENCIA DE LOS MATERIALES

PROFESOR: ING. Jose Luis Sosa ESTUDIANTES: Cruz Soto Diego Joel Samame Romero Anderson

SECCION:

I

FECHA DE PRESENTACIÓN:

18/11/2013

20132169G 20132132F

Lima – Perú 2013

ÍNDICE 1.- OBJETIVOS……………………………………………………………………. 2.- EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS…………………………………… 3.- PROCEDIMIENTO………........................................................................... 4.- OBSERVACIÓN DE LAS PROBETAS ATACADAS………………………. 5.- CONCLUSIONES…………………………………………………................... 6.- CUESTIONARIO DE ENSAYO METALOGRÁFICO……………………….. 7.- BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………….

OBJETIVOS 

Estimar, en base a las fotografías captadas en el laboratorio, el contenido de carbono de los materiales estudiados.



Reconocer los equipos utilizados en el ensayo de metalografía



Relacionar las características estructurales de un metal o aleación con sus propiedades físicas o mecánicas.



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



Adquirir algunas nociones acerca de las propiedades de las fases presentes en las aleaciones hierro-carbono



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



Determinar los factores de los cuales depende el tamaño de grano de un material y conocer su influencia sobre las propiedades mecánicas de este.



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

EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS A. PROBETAS

ACERO BAJO CARBONO 100X

ACERO BAJO CARBONO 500X

ACERO MEDIO CARBONO 100X

ACERO MEDIO CARBONO 500X

BRONCE 100X

BRONCE 500X

COBRE 100X

COBRE 500X

B. LIJAS

Numero c 360 600 800 1000 1500

C. PAÑO DE BILLAR

D. DISCO GIRATORIO (PULIDORA)

E. Secadora

F. Componentes químicos.   

Nital 3% Solución de HNO3 Alcohol

G. Microscopio óptico.

PROCEDIMIENTO 

Marcar en la cara de la probeta que no va ser pulida dos rectas perpendiculares que se crucen en el centro de la superficie.



Empezar a trabajar con la lija de 180 en la cara que será pulida, realizando el esfuerzo en una misma dirección (se debe seguir la dirección de una de las rectas trazadas).



Repetir el paso anterior con las lijas de 360, 600, 800, 1000 y 1500 cambiando de dirección a seguir cuando se cambia de lija.



Una vez terminado de lijar la probeta, se empieza a pulir con alúmina sobre el paño de billar haciendo un movimiento radial.



Se ataca químicamente con el compuesto indicado para cada tipo de probeta.



Se seca luego de haber sido atacada por un tiempo de 20 a 25 segundos.



Se observa el área trabajada con ayuda del microscopio.

OBSERVACIÓN DE LAS PROBETAS ATACADAS

CONCLUSIONES  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  Nos podemos dar cuenta que el grano de muestra de bronce es menor que la de cobre  El tamaño de grano de la muestra de acero de construcción es mayor que el acero liso, esto se debe a la mayor concentración de carbono en el primero en comparación con el segundo  Al observar la probeta de bronce nos damos cuenta que es la más clara, en donde muestra algunas partes oscuras producidas por la variación de los parámetros cristalinos debido al reactivo Nital

 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

CUESTIONARIO DE ENSAYO METALOGRÁFICO 1.- ¿Qué es el Ensayo Metalográfico? El ensayo metalográfico es el estudio microscópico de las características estructurales de un metal o aleación. Es posible determinar el tamaño de grano, y el tamaño, forma y distribución de varias fases e inclusiones que tienen efecto sobre las propiedades mecánicas del metal. 2.- ¿En qué casos se hace necesario el Examen Metalográfico? El examen metalográfico puede realizarse antes de que la pieza sea destinada a un fin, a los efectos de prevenir inconvenientes durante su funcionamiento, o bien puede ser practicado sobre piezas que han fallado en su servicio, es decir, piezas que se han deformado, roto o gastado. En este caso la finalidad del examen es la determinación de la causa que produjo la anormalidad. 3.- ¿Qué tipo de polvo abrasivo se ha utilizado durante el pulido mecánico de las probetas? Se ha utilizado ALUMINA. 4.- ¿Qué aumento se ha utilizado para observar las rayas producidas por el desbaste con la lija?

Se han utilizado 100X y 500X. 5.- ¿Qué números de lijas han sido utilizados para el desbaste de la superficie? Se utilizaron: 180, 360, 600, 800, 1000 y 1500. 6.- ¿Qué reactivo se ha empleado en el ataque químico de las probetas? Indique la forma de aplicación. Se han empleado:   

Nital 3% Solución de HNO3 Alcohol

Se aplicó Ácido Nítrico para los aceros y Nital para el bronce y cobre. Además se utilizo el alcohol en algodón para retirar las impurezas de la cara ensayada. 7.- ¿Cómo se obtiene la probeta metalográfica? Las fases de preparación de la probeta metalográfica son las siguientes: 1. Corte de la muestra. 2. Montaje (opcional) 3. Desbaste 4. Pulido 5. Ataque químico o electrolítico. El corte de muestra no fue necesario porque ya teníamos los metales en probetas. Luego hicimos desbaste con las lijas, el pulido y por último el ataque químico. 8.- ¿Cómo se realiza el montaje de la probeta metalográfica, cuando ésta es de tamaño pequeño? Las muestras que son difíciles de manejar debido a sus dimensiones geométricas (formas irregulares o muy pequeños), o a su naturaleza, normalmente son montadas en algún tipo de soporte o bien son encapsuladas en algún tipo de resina, o metal de bajo punto de fusión, los cuales normalmente no quitan información del espécimen estudiado. Existe una variedad de resinas comerciales que normalmente cubren esta función. En el análisis de productos “precipitados” en la superficie además de encapsular las muestras, es necesario primero

depositar mediante una técnica adecuada algún elemento, compuesto o metal que proteja los bordes o el desprendimiento de los mismos. 9.- ¿Que constituyentes se observan en los aceros al carbono? los constituyentes son: austerita, ferrita, perlita, cementita, bainita, sorbita y martensita. 10.- ¿Cómo se realiza la determinación del tamaño del grano? Hay varios métodos para determinar el tamaño de grano de un metal. Los

principales

métodos

para

la

determinación

del

tamaño

de

grano

recomendados por la ASTM (American Society for Testing and Materials) son: método de comparación, método planimtrico y método de intercepción.



Método de comparación:

Mediante el método de prueba y error se encuentra un patrón que coincide con la muestra en estudio y entonces se designa el tamaño de grano del metal por el número correspondiente al número índice del patrón mixto; se tratan de manera semejante, en cuyo caso se acostumbra especificar el tamaño de granos en términos de dos números que denota el porcentaje aproximado de cada tamaño presente. El método de comparación es más conveniente y bastante preciso en muestras de granos de ejes iguales. El número de tamaño de grano “n” puede obtenerse con la siguiente relación: N=2 n -1 

Método Planimétrico:

Es el más antiguo procedimiento para medir el tamaño de grano de los metales. El cual consiste en que un circulo de tamaño conocido (generalmente 19.8 mm f, 5000 mm2 de área) es extendido sobre una rnicrofotografía o usado como un

patán sobre una pantalla de proyección. Se cuenta el número de granos' que están completamente dentro del círculo n1 y el número de granos que interceptan el circulo n2 para un conteo exacto los granos deben ser marcados cuando son contados lo que hace lento este método.  Método de intercepción: El método de intercepción es más rápido que el método planimétrico debido a que la microfotografía o patrón no requiere marcas para obtener un conteo exacto. El tamaño de grano se estima contando por medio de una pantalla dividida de vidrio, o por fotomicrografía o sobre la propia muestra, el número de granos interceptados por una o más líneas restas. Los granos tocados por el extremo de una línea se cuentan solo como medios granos. Las cuentas se hacen por lo menos entre posiciones distintas para lograr un promedio razonable. La longitud de líneas en milímetro, dividida entre el número promedio de granos interceptados por ella da la longitud de intersección promedio o diámetro de grano. El método de intersección se recomienda especialmente para granos que no sean de ejes iguales. 11.- Muestre ejemplos del uso del ensayo macrográfico, incluir fotos de estructuras. La metalografía consiste en el estudio de la constitución y la estructura de los metales y las aleaciones. La forma más sencilla de hacer dicho estudio es examinando las superficies metálicas a simple vista, pudiendo determinar de esta forma

las

características

macroscópicas.

Este

examen

se

denomina

"macrográfico" del cual se pueden obtener datos sobre los tratamientos mecánicos sufridos por el material (es decir se puede determinar si el material fue trefilado, laminado, forjado, etc.) o comprobar la distribución de defectos (como grietas superficiales, rechupes, partes soldadas, etc). Para el examen macroscópico, dependiendo del estudio a realizar, se utilizan criterios para el tipo de corte a realizar (transversal o longitudinal) para extraer la muestra (por ejemplo un corte transversal

para

determinar

la

naturaleza

del

material,

homogeneidad,

segregaciones, procesos de fabricación de caños, etc., y un corte longitudinal: para controlar los procesos de fabricación de piezas, tipo y calidad de la soldadura, etc.).

Con la ayuda del microscopio podemos realizar un ensayo micrográfico con el cual es posible determinar el tamaño de grano, y el tamaño, forma y distribución de las distintas fases e inclusiones que tienen gran efecto sobre las propiedades mecánicas del material. La microestructura revelará el tratamiento mecánico y térmico del metal y podrá predecirse cómo se comportará mecánicamente.

Tamaño de granos de acero

12.- Indicar cuál sería el reactivo más adecuado para atacar una probeta fabricada en acero de alta resistencia AISI 4130 Nital, picral o vilella, cualquiera de esos reactivos son buenos para los aceros. Nital: Acido nitrico y alcohol. picral: acido picrico y alcohol. vilella, acido picrico , nitrico y alcohol.

BIBLIOGRAFÍA 

Askeland, D. (2004). Ciencia e Ingeniería de los Materiales, cuarta edición, Editorial Thompson, Madrid, España.



Smith W. Fundamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ed. Mc GrawHill, Madrid España.



Shackelford J. Ciencia de Materiales para Ingenieros, tercera edición. Prentice Hall. México1995.



Keiser Carl. Técnicas de Laboratorios para pruebas de Materiales, Ed. Limusa – Wiley.



Zolotorovski, V. Pruebas Mecánicas y Propiedades de los Metales. Ed. Mir.



Laceras. Tecnología de los Materiales Industriales.



Apraiz, J. Tratamiento Térmico de los aceros.