La comunidad de Stem-espanol y Cervantes se enfoca en fomentar la Ciencia en este post se consiste básicamente en estudiar y observar los microconstituyentes formados en unas probetas producto de los distintos tratamientos térmicos a las que fueron sometidas como son el Recocido, Revenido, Normalizado, Temple de agua y aceite mediante la metalografía.
La metalografía es la parte de la metalurgia que estudia las características estructurales o de constitución de los metales y aleaciones, para relacionarlas con las propiedades físicas, mecánicas y químicas de los mismos. La importancia del examen metalográfico radica en que, aunque con ciertas limitaciones, es capaz de revelar la historia del tratamiento mecánico y térmico que ha sufrido el material. A través de este estudio se pueden determinar características como el tamaño de grano, distribución de las fases que componen la aleación(ferrita, martensita, cementita entre otras).
Fotos propias,Microscopio metalográfico
Con este post te observaremos y aprenderemos de manera muy fácil las características microestructurales del acero al ponerlas bajo el microscopio.
Objetivos
Objetivos
- Realizar el proceso de pulido para una muestra metalográfica. .
- Comparar las propiedades del acero con la micro-estructura para los tratamientos térmicos.
- Relacionar la micro-estructura con la dureza del material.
En la práctica el material estudiado fue el Acero-Carbono 1045, un acero blando debido a la matriz de ferrita que posee en su microestructura, alta resistencia a la tensión, entre otras esto se hace a través del examen micrográfico el cual se basa en la ampliación del área a analizar mediante instrumentos ópticos para observar la microestructura.El examen de la microestructura es muy útil para determinar si un metal o aleación satisface las especificaciones en relación a trabajos mecánicos anteriores en mis antiguos post, tratamientos térmicos y composición general.
Antes de comenzar el estudio metalográficos debemos tener unos conceptos básico claros para este proceso.
Perlita: Intermedio entre la ferrita y la cementita. Está compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita, contiene 0.8 %C.
Martensita: Es el constituyente de los aceros templados, está conformado por una solución sólida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita y se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde su estado austenítico a altas temperatura.
Ferrita: Fase alfa en el diagrama de fases Hierro – Carbono. Su solubilidad a la temperatura ambiente es del orden de 0.008% de carbono, por esto se considera como hierro puro.
Cementita: Es el carburo de hierro de fórmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 % de hierro, es el microconstituyente más duro y frágil de los aceros al carbono.
Austenita: Es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución sólida por inserción de carbono en hierro gamma. La cantidad de carbono disuelto, varía de 0.8 al 2 %. La austenita no es estable a la temperatura ambiente pero existen algunos aceros al cromo-níquel denominados austeníticos cuya estructura es austenita a temperatura ambiente. La austenita posee estructura BCC.
Procedimiento Experimental
1- Se Pulen las Probetas hasta que la superficie de la misma refleje. Las lijas fueron las siguientes y este mismo orden fueron usadas: 180, 400, 500,600 y 1200 con un aditivo llamado Lumina.
2- La probeta se sumerge del lado que fue pulido en un reactivo especial para los aceros.
3- Se seca con un secador convencional de Cabello.
4- Se coloca bajo el microscopio y se observan detenidamente para determinar las Fases presentes.
5- Se Repite este Procedimiento para Las 5 Probetas que fueron tratadas térmicamente.
Fotos propias,Pulidoras y Lijas
Resultados
1.- La probeta sin tratar obtuvo un porcentaje microscópico de 30% de ferrita y 70% de perlita.
2.- La probeta con tratamiento “temple al agua” obtuvo 90% de Martensita y 10% de Austenita, debido a que el carbono se recristaliza su propia estructura y a su vez por ser uno de los medios de enfriamiento más veloz se produce la martensita en su mayor porcentaje.
3.- La probeta con tratamiento “revenido” obtuvo 100% de Martensita revenida, lo que quiere decir, que no hubo esparcimiento y el medio de enfriamiento fue casi instantáneo
4.- La probeta con tratamiento “normalizado” se visualizó en 50% perlita y 50% ferrita, puesto a que su medio de enfriamiento fue nivel medio
5.- La probeta con tratamiento “recocido” obtuvo ferrita en un 65% y perlita con un 35%.
6.- Esta obtuvo el 75% de perlita y 25% de ferrita, esta probeta debió presentar ferrita, martensita y bainita. El error se puede deber a que, para la producción de martensita se necesita un enfriamiento muy veloz y que quizás no se obtuvo en el tratamiento térmico realizado, por otra parte en un tratamiento térmico la perlita y la vainita compiten, es decir no pueden estar presentes ambas en una misma fase. Por lo cual en este caso se produjo fue perlita y no vainita, esto se explica entendiendo que con temperatura entre 540º-727 °C, se forma perlita y entre 215-540 °C, el producto de transición es la bainita. Siendo esta la única probeta con error.
Las propiedades de los metales y aleaciones dependen principalmente de las micros estructuras presente en los mismos y el porcentaje de Fases como lo pueden ser la ferrita, cementita, Martensita, Perlita entre otras, las cuales pueden ser modificadas por distintos tratamientos según sea las necesidades del fabricante. Por ello la metalografía desempeña una gran labor a la hora de verificar la Efectividad de dichos tratamientos ya que sin la misma sería improbable las propiedades exactas del metal en estudio.
En las cuales solo en las probetas 1, 2, 4, 5 y 6 tuvieron un buen desempeño microestructuralmente después del tratamiento térmico aumentando o disminuyendo su ductilidad, tenacidad y dureza, manteniendo un equilibrio entre sus componentes. Mientras que la probeta 3 de templado en aceite resultó tener un mal tratamiento térmico desviando los resultados requerido para su uso, en el cual este pudo ser por corto tiempo para su calentamiento uniforme o que el calor no penetro uniformemente
Recomendaciones
A parte de tener la vista por los oculares del microscopio se pueda dirigir la imagen a una pantalla o a través de un proyector de manera que se vea mejor la microestructura de la muestra.
Tener una mayor variedad de muestras para la comparación de las mismas.
Referencias Bibliográficas
http://190.105.160.51/~material/materiales/lab/guia_metalograf%EDa.pdf
http://www.buenastareas.com/ensayos/Informe-De-Metalografia/2773413.html
http://es.wikipedia.org/
Ensayos de metalografía y tratamientos térmicos José Manuel Franco Gimeno y María Antonieta Madre Sediles
https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/fases%20del%20acero.htm
Fuentes
Todas las imágenes son de mi autoría.
