UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA, Y GEOGRÁFICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

CURSO : LABORATORIO DE METALURGIA DE LOS . MATERIALES I

PRACTICA : Nº 1

NOMBRE DEL PROFESOR : VÍCTOR A. VEGA GUILLÉN

NOMBRE DEL ALUMNO : SANCHEZ AYQUIPA CESAR ALONSO

INTRODUCCIÓN

La metalografía es la disciplina que estudia microscópicamente las características estructurales de un metal o de una aleación. 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. Mucha es la información que puede suministrar un examen metalográfico. El principal instrumento para la realización de un examen metalográfico es el microscopio metalográfico. Sin duda, el microscopio es la herramienta más importante del metalurgista tanto desde el punto de vista científico como desde el técnico.

La microestructura revelará el tratamiento mecánico y térmico del metal y, bajo un conjunto de condiciones dadas, podrá predecirse su comportamiento esperado.

La experiencia ha demostrado que el éxito en el estudio microscópico depende en mucho del cuidado que se tenga para preparar la muestra. Incluso el microscopio más costoso no revelará la estructura de una muestra que haya sido preparada en forma deficiente. El procedimiento que se sigue en la preparación de una muestra es comparativamente sencillo y requiere de una técnica desarrollada sólo después de práctica constante. El último objetivo es obtener una superficie plana, sin ralladuras, semejante a un espejo.

Las etapas necesarias para preparar adecuadamente una muestra metalográfica se relaciona con el procedimiento de preparación de probetas. El propósito de estos ejercicios es ofrecer una práctica de metalografía simple donde se pueda apreciar una demostración de estructuras clasificadas según su formación, en una serie de grupos lógicos, proporcionándose probetas típicas para cada grupo. Aunque es verdad que cualquier proceso de cristalización origina estructuras variadas, las características generales son análogas en todos ellos. Sin embargo, se ha evitado trabajar con demasiadas probetas, ya que no se podría destacar claramente el esquema general de su comportamiento.

OBJETIVOS

Tener un buen manejo sobre el uso del microscopio metalográfico.

Reconocer las partes del microscopio metalográfico sabiendo el uso que tiene

cada uno de ellos, y como es que llega la imagen atreves del equipo.

Tener conocimientos sobre la observación microscópica de objetos opacos de cualquier naturaleza.

Desarrollar un buen análisis de la probeta dada en el laboratorio.

PRINCIPIO TEORICO

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, inclusiones no metálicas como sopladuras, micro cavidades de contracción, escorias, etc., que pueden modificar las propiedades mecánicas del metal.

En general a partir de un examen metalográfico bien practicado es posible obtener un diagnóstico y/o un pronóstico.

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.

Básicamente, el procedimiento que se realiza en un ensayo metalográfico incluye la extracción, preparación y ataque químico de la muestra, para terminar en la observación microscópica. Si bien la fase más importante de la metalografía es la observación microscópica, la experiencia demuestra que poco se puede hacer si alguna de las operaciones previas se realiza deficientemente.

Si la etapa de preparación no se realiza cuidadosamente es posible que se obtenga una superficie poco representativa del metal y sus características. Una preparación incorrecta puede arrancar inclusiones no metálicas, barrer las láminas de grafito en una muestra de fundición, o modificar la distribución de fases si la muestra ha sufrido un sobrecalentamiento excesivo.

MICROSCOPIO METALOGRÁFICO

En la interpretación de la microestructura se ha de tener presente que se ve una sección de dos dimensiones de un objeto que posee tres, por lo que un grano que ocupa una pequeña área necesariamente no ha de Ser pequeño, pues puede ser la esquina de un grano grande. También el aspecto de la probeta puede cambiar notablemente con el aumento empleado, así que se ha de establecer un criterio riguroso para utilizar adecuadamente los aumentos.

El microscopio metalográfico es, en esencia, un instrumento de gran precisión ideado lo mismo para el examen visual que para el registro permanente de las estructuras metálicas por medio de la fotografía. Difiere, en principio, del microscopio biológico en que la imagen del Objeto se forma con la luz reflejada en vez de con la luz transmitida. Esta diferencia fundamental obedece al hecho de que prácticamente todos los objetos metálicos son opacos a la luz ordinaria transmitida. Para conseguir la luz reflejada, se utiliza un tipo especial de iluminador para todos los aumentos, con excepción de los muy pequeños, para los que en ocasiones es útil la iluminación oblicua sencilla. Corrientemente se usa una forma de iluminador vertical que refleja la luz de la probeta a través de las lentes del objetivo del microscopio, con preferencia del tipo de vidrio plano. Mucho menos útil, a pesar de emplearse ampliamente, es el tipo de prisma de reflexión total, ya que solamente permite la utilización de un lado de la abertura del Objetivo, con lo que se disminuye mucho el poder resolutivo, y también da una iluminación ligeramente oblicua. Se emplea para los pequeños aumentos.

El

examen microscópico de todo objeto opaco exige que la superficie de la probeta forme un plano perpendicular al eje óptico del microscopio. El microscopio corriente revela la estructura de un objeto solamente si existe verdadera diferencia en la luminosidad de la luz que reflejan las distintas partes del Objeto. La impresión del relieve de la superficie de la probeta se consigue por variaciones en la iluminación del campo brillante obtenida por el empleo de la iluminación cónica o de media abertura o con un diafragma de abertura descentrada. La distribución de la luminosidad de una imagen tal como se ve en el microscopio Ordinario depende de: l) la reflexión relativa de las distintas partes de la estructura; 2) las diferencias de color; o, 3) la luz esparcida desde el objetivo por los bordes de la estructura. No depende de las diferencias de nivel en la superficie de la probeta.

Ahora bien, por medio de un sistema de iluminación de contraste de fases, las diferencias de nivel producen una diferencia de fase de la luz reflejada desde las fases metálicas y se convierten en diferencias de luminosidad, y por esta razón se le da el nombre de contraste de fases. Parece que es posible poner de manifiesto diferencias de nivel del orden de 50 Á (aproximadamente 20 distancias interatómicas). En el microscopio metalográfico, el objetivo actúa primero como condensador, para iluminar una porción de la superficie pulida, y después como lente, para formar una imagen del campo iluminado. Así, las oportunidades para las reflexiones son dobles en relación con el microscopio que utiliza luz transmitida, y, como consecuencia, uno de los defectos más corrientes y graves de los Objetivos proyectados para metalografía son las excesivas reflexiones internas.

Cuando la iluminación es por luz transmitida, la reflexión no se realiza en la dirección del manantial de luz y solamente puede alcanzar la imagen después de una segunda reflexión, cuando su intensidad es tan pequeña que su efecto sobre el contraste de la imagen es despreciable. Por el contrario, cuando la iluminación es por luz reflejada, la reflexión interior no deseable se origina en la dirección de la imagen, y es de suficiente intensidad para producir un marcado efecto de velo perjudica mucho al contraste de la imagen, sobre todo cuando es pequeña la reflectividad de la probeta. Las reflexiones interiores de las lentes se disminuyen aplicando recubrimientos anti reflexión a las intercaras vidrio-aire, y que aplicados a los objetivos microscópicos mejoran notablemente la imagen. El recubrimiento consiste en una película transparente cuyo espesor es, aproximadamente, un cuarto de la longitud de onda de la luz incidente. Algunos grandes microscopios metalúrgicos invertidos están equipados con un iluminador de Campo oscuro que ilumina la probeta oblicuamente desde todos los lados. Bajo esta iluminación, la superficie lisa aparece oscura y los bordes de grano claros.

FUNCIONAMIENTO Su funcionamiento está basado en la reflexión de un haz de luz horizontal que proviene de la fuente, dicha reflexión se produce, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo, a través del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra. Parte de esta luz incidente, reflejada desde la superficie de la muestra se amplificará al pasar a través del sistema inferior de lentes, llegará al objetivo y continuará hacia arriba a través reflector de vidrio plano; después, de nuevo se amplificará en el sistema superior de lentes (ocular).

EJEMPLOS:

MANEJO DEL MICROSCOPIO

1. Se saca la funda del microscopio, y se procede a conectar el enchufe al tomacorriente.

2. Se presiona el botón de encendido y también los que encienden la lámpara incandescente.

3. Se coloca la probeta, el metal debe de tener superficie plana para que no varié la luz reflejada, sobre la placa de encaje (platina)

4. Se regulan los oculares según la longitud y el ángulo que se acomoden a la medida de tus ojos para tener un mejor punto de vista para el observador.

5. Usando las perillas macrométrica para dar un enfoque general del metal, y la perilla micrométrica para dar una imagen más nítida y limpia.

6. Se acomoda la probeta usando la manija que está conectada a la platina para recorrer todo el metal.

7. Girando el revolver se da el aumento deseado (x5, x10, x20, x50, x100).8. Usando las los botones laterales, se puede regular la intensidad de la luz. 9. Las perillas al lado de la lámpara incandescente (fuente luminosa) impiden el

paso de la luz.

10. Se graficó la porción vista atraes del microscopio metalográfico.

PARTES DEL MICROSCOPIO

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1. Enchufe del microscopio.- El que le lleva la energía para su funcionamiento.2. Interruptor principal.- Para encender o apagar el microscopio en general.3. Interruptor de la luz incandescente.- para encender o apagar la luz

incandescente.4. Oculares.- Es donde coloca el ojo el observador. Para ver la luz reflejada de la

probeta.5. Cabeza binocular.- Es el soporte de los oculares.6. Platina.- Es la base donde va la probeta.7. Adaptador para muestras.- Donde se coloca la muestra para que pueda

observarse.8. Manilla para mover la platina.- Para recorrer toda la superficie de la muestra y

observar cada parte de la muestra.9. Regulador de intensidad de luz.- Esta manija ayuda a manipular la intensidad

de la luz del microscopio.10. Fuente de alimentación.- Es la parte donde encontramos el núcleo de energía

del microscopio.11. Manija.- esta perilla regula el paso de la luz del microscopio.12. Revolver.- Es el lugar donde se encuentran los lentes de aumento (x5, x10,

x20, x50, x100).13. Diafragma o iris.- Es la base o soporte del microscopio.

CUIDADO DE LOS MICROSCOPIOS

Cuidado general

Proteja a su equipo del polvo y la grasa. Cubra el equipo con su funda cuando no esté en uso. No desarme el equipo: si los componentes ópticos se rayan, cachan o quedan

ligeramente fuera de posición, será afectada severamente la calidad de las imágenes.

Limpieza de lentes

No utilice elementos abrasivos para hacer la limpieza. Use un paño suave empapado en alcohol, éter o dietil benceno. Limpie el objetivo de 100X al final de cada jornada de uso. Limpie los otros lentes solamente si están notoriamente sucios.

Cambio de lámpara y/o fusible

Desenchufe el equipo del suministro eléctrico antes de hacer cualquier operación de mantenimiento.

Afloje el seguro. Retire la lámpara del zócalo. No toque la nueva lámpara, la grasa de los dedos acorta su vida útil. Manipúlela

siempre a través de un papel o su envase. Si accidentalmente tocó la nueva lámpara, límpiela con un algodón humedecido con

alcohol. Ensamble de nuevo el dispositivo.

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Ejecute la rutina de alineado del iluminador.

Es esencial que los distintos elementos ópticos se hallen escrupulosamente limpios y libres de huellas dactilares, polvo, películas de grasa, que perjudican la calidad de las imágenes. El polvo se puede quitar de las superficies ópticas soplando aire sobre ellas, mediante una pera de goma, con un pincel de pelo blando de camello o frotando suave con una tela o papel apropiado. En estas operaciones hay que tener cuidado de no rayar la superficie ni deteriorarla por abrasión. La grasa y las huellas dactilares se quitan frotando con una tela o papel de los citados, impregnados en xilol (nunca alcohol ni otros disolventes orgánicos), secando luego con otros papeles limpios, y finalmente, soplando aire con una pera de goma para quitar las fibras del papel. Este método es ideal para quitar el aceite que queda adherido a los objetivos de inmersión y debe realizarse inmediatamente después del uso. En ningún caso se deben desmontar los elementos ópticos, y en particular los objetivos para su limpieza. Todos los elementos ópticos se deben manipular con cuidado. No deben estar expuestos a cambios bruscos de temperatura.

Conclusiones y Recomendaciones

El objetivo fundamental de esta práctica es el de tener conocimiento del manejo adecuado y de la operatividad de un microscopio metalográfico.

Conocer la estructura y partes más importantes del microscopio metalográfico e interactuar con los mismos.

Obtuvimos, mediante la manipulación del microscopio metalográfico, información de las estructuras internas de materiales como en nuestro caso de metales.

Mediante la información recabada gracias al microscopio metalográfico, podemos tener nociones de: tipo de aleación, cantidades de metales presentes, estructurabilidad de una pieza, etc.

Gracias a estas informaciones podemos interrelacionar las propiedades físicas de un material con sus propiedades mecánicas del producto.

Tener cuidado al manipular el microscopio por ser este muy delicado y costoso. Calibrar bien el microscopio antes de cada observación para obtener buenos

resultados, ya que estos se reflejaran en el material tratado. Ingresar al laboratorio con el guardapolvo, para evitar cualquier deterioro en la

vestimenta del alumnado.

Bibliografía

http://www.inspt.utn.edu.ar/academica/carreras/67/TPracticos/TecnologiaI/Trabajos.Practicos/ENSAYOS.LABORATORIO/1EnsayosMetalografia/2TeoriaMetalografia.pdf.

Metalurgia general, Volume 2 By F. R. Morral, E. Jimeno, P. Molera http://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/Anexo/

microscopio_metalografico.htm. http://www.auxilab.es/documentos/manuales/equipos/microscopios/177.pdf.