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Metalografía
Metalografía es la rama de la ciencia relativa al estudio de la constitución y estructura de los metales y aleaciones. A través de los estudios metalográficos se establece la relación que existe entre la composición, estructura y propiedades.
Habitualmente se asocia Metalografía con el estudio de la microestructura. Sin embargo, el término tiene un sentido más amplio e involucra también a la macroestructura y a la estructura atómica.
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Microestructura
Es la estructura de metales y aleaciones tal como se observa revelada por el microscopio metalográfico, después de una adecuada preparación. En general, unaumento mayor a 25X.
También se suele denominar estructura metalográfica.
Sus principales constituyentes son las fases o grupos de fases distribuidos con una cierta configuración.
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La microestructura se puede relacionar con:
Composición
Propiedades mecánicas
Propiedades físicas
Procesos de fabricación
Tratamientos térmicos
Deformación plástica y recristalización
Recubrimientos superficiales
Mecanismos de daño
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Metalografía orientada al estudio de la microestructura
Aplicación de un conjunto de metodologíascomprendidas por técnicas de ensayo, analíticas yespeciales, con el objetivo de revelar, analizar ydocumentar la microestructura de metales y
aleaciones.
Bibliografía: Metallography, Principles and Practice, G.F.VanderVoort, McGraw-Hill, Series in Materials Sciencie andEngineering, 1984.
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Metalografía
Clasificación de acuerdo a la forma de obtención y procesamiento de la muestra para el análisis de la microestructura:
• Metalografía destructiva
• Metalografía no destructiva o de campo
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Metalografía no destructiva
Se realiza sin afectar la prestación delcomponente desde el punto de vistaestructural.
Como tal el análisis está limitado a una zona oporción del componente y a partir de éstese extrae información sobre el resto.
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Selección de las muestras
La selección de la zona a analizar es de sumaimportancia debido a que ésta debe serrepresentativa del material a analizar.Generalmente, el propósito del análisismetalográfico determinará la localización delespécimen a ser estudiado.
Con relación al propósito del estudio se puederealizar la siguiente clasificación:
Estudios generales o trabajos de rutina
Análisis de fallas
Estudios de investigación
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MICROSCOPIO METALOGRAFICO
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COMPONENTES PRINCIPALES
• Objetivos
• Oculares
• Iluminador
• Diafragma de apertura
• Diafragma de campo
• Medio espejo
• Filtros
• Platina
• Pantalla de proyección
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ILUMINACION VERTICAL
• Llamada técnica de
campo claro.
• La luz incide en forma
normal a la superficie.
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Campo claro
Contraste
diferencial
interferencial
Campo oscuro
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Acero al carbonoReactivo corrosivo
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PerlitaReactivo corrosivo
500X 1000X
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Acero al carbonoEfecto de 2 reactivos corrosivos
Picral Nital
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Ferrita en acero de bajo carbono
Reactivo corrosivo Reactivo color
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Latón alfa
Reactivo corrosivo Reactivo color
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Estudio comparativo de reactivos
Nital / Picral
Reactivo color SCd
Picrato de sodio
Reactivo color SPb
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Metalografía no destructiva
• Metalografía de campo
• Metalografía mediante réplicas
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METALOGRAFÍA DE CAMPO
• Desbaste
• Esmerilado
• Pulido mecánico o electrolítico
• Revelado de la microestructura
• Observación con microscopio portátil
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Metalografía de réplicas
• Desbaste.
• Esmerilado.
• Pulido mecánico o electrolítico.
• Revelado de la microestructura.
• Observación en campo
• Obtención y acondicionamiento de una réplica de la microestructura.
• Procesado de la réplica en el laboratorio
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Equipo para desbaste grueso. Se emplean piedras abrasivas o lijas rotativas de grano equivalente en el rango de 80 a 180. Tiene como objetivo eliminar películas de óxido y material afectado según sea el objetivo del trabajo.
Equipo para para esmerilado y pulido mecánico. Se puede utilizar un taladro de velocidad variable con un elemento flexible en el mandril donde se adhieren las lijas o paños.
Elementos flexibles para montaje de lijas y paños utilizados para esmerilado y pulido mecánico. Están constituidos por un vástago y un cuerpo de goma.
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Equipo portátil para desbaste, esmerilado y pulido
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Equipo portátil para pulido electrolítico
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Pulido con tampón
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Revelado de la microestructura
Para el revelado de la microestructura se aplican procedimientos similares a los analizados para el trabajo en laboratorio.
La principal limitación esta relacionada con la aplicación de la técnica de réplicas.
Para obtener una réplica de buen contraste es necesario aplicar un reactivo que genere un relieve que pueda ser copiado.
Los reactivos que producen coloreado pueden ser aplicados pero la microestructura debe ser observada en campo.
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Observación en campo
Microscopio portátil
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Elementos para réplicas
Uno de los kit que se ofrecen comercialmente para réplicas consiste en: réplica de 2 x 1 cm, solvente para ablandar la película que copia y porta objetos de vidrio para su montaje.
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Componentes de las réplicas
Soporte de papel
Pegamento
Película reflectiva
Soporte de acetato
Película de copiado
2 cm
1 cm
Forma y dimensiones de la réplica
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Obtención de la réplica
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Acondicionamiento de la réplica
Metalizado para aumentar el contraste
Esquema del equipo de metalización al vacío
A: filamento
B: material de la película
C: Película depositada
D: Espécimen
E: Soporte
F: Bomba de vacío
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Acondicionamiento de la réplica
Efecto del metalizado
Réplica metalizada Réplica sin metalizar
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Comparación réplica – originalAcero cromo molibdeno envejecido
Réplica Original
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MICROESTRUCTURA
Procesos de fabricación
Propiedades mecánicas
Propiedades físicas
Tratamientos térmicos
Deformación plástica y recristalización
Recubrimientos superficiales
Mecanismos de daño
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Estructura dendríticaLatón 60-35, (claro) (oscuro)
Exterior Núcleo
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Latón 70 - 30Recocido
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Variación de los componentes en la dendrita
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Aleación Cu – SnFormación del peritéctico + liq.
(blanco), (gris), Fase rica en Sn (negro)
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Aleación Sn – NiPeritéctico: NiSb + Liq. NiSb2
Eutéctico: Liq. NiSb2 + Sb
NiSb (gris), NiSb2 (negro), Eut. (NiSb2 + Sb)
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Acero al carbono Laminado en caliente
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Acero al carbono 0.21 %
Fundido, normalizado y recocido
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PROPIEDADES MECANICASInfluencia de la forma del grafito en fundiciones
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PROPIEDADES MECANICASAceros para herramientas D2 y D3
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PROPIEDADES FISICASEfecto del oxígeno en cobre fundido
0.024 %
0.05%
0.09 %
0.18 %
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TRATAMIENTOS TERMICOS
Cementación
Carbo-nitruración
Nitruración
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DEFORMACION PLASTICA
Secuencia de laminado en frío acero carbono 1008
10 % 20 % 30 %
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DEFORMACION PLASTICA
Secuencia de laminado en frío (continuación)
40 % 50 % 60 %
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DEFORMACION PLASTICA Y RECRISTALIZACION
Laminado en frío y recristalización
90 % Comienzo de recristalización Crecimiento de granos
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RECUBRIMIENTOS SUPERFICIALES
Galvanizado
Aluminizado
Cromado
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METALOGRAFIA APLICADA A
ESTUDIOS DE CORROSION
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PICADO INOXIDABLE 304
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CORROSION FATIGA INOX. 316
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CORROSION BAJO TENSIONES
INOX. 304
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CORROSION SELECTIVA
FUNDICION GRIS
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CORROSION LOCALIZADA
(GALVANICA) ACERO LAMINADO EN
CALIENTE
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CORROSION INTERGRANULAR TUBO DEACERO SOLDADO
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Corrosión intergranular de una unión soldada
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DESZINCFICACION
Latón 70 - 30
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GRAFITIZACIONAcero al carbono de 0.15 % C
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FATIGA TERMICA
Acero al carbono
sometido a diversos
ciclos térmicos
a altas temperaturas
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DAÑO POR HIDROGENO
Acero al carbono.
Fisura generada por
la formación de CH4
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DAÑO POR HIDROGENOEstructura soldada con fisura en la HAZ