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Ciencia e Ingeniería de Materiales

Introducción La metalografía es una ciencia que estudia las características microscópicasestructurales de un metal o aleación y estos son relacionados con sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. Mediante esta técnica se puede extraer información cuantitativa y cualitativa en relación con sus granos, los límites de grano, la existencia de diversas fases, si existen algún daño interno y algunos defectos. En el año 1863, Henry Clifton Sorby, padre de la metalografía, fue el primero en examinar una muestra metálica correctamente preparada en el microscopio. La observación de metales en el microscopio es aproximadamente dos siglos más tardía que las muestras biológicas, esto se debe por la costosa preparación que se requiere en los metales para estudiarlos.

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Ensayo de Metalografía 1. Objetivos Generales y Específicos 1.1. Objetivos Generales 

Identificar los métodos de estudio metalográfico.

1.2. Objetivos Específicos 

Conocer y comprender el concepto e importancia de metalografía.

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Saber cuáles serán los instrumentos para el desarrollo de la práctica de metalografía.

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Conocer y realizar los pasos para el desarrollo de la práctica de metalografía.

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Reconocer las diferentes estructuras metalográficas de los distintos aceros trabajados

2. Marco Teórico 2.1. Ensayo de Metalografía La metalografía es la ciencia de revelar y de evaluar las estructuras internas de materiales. Es uno de los métodos más importantes de investigación de los materiales hoy, imprescindibles para el científico o el ingeniero. Últimamente, los nuevos materiales especiales como aleaciones metálicas para alta tecnología, materiales cerámicos, composites y polímeros han hecho que la metalografía se convierta en una parte cada vez mas vital de industria modera. A través de los procesos de corte, montaje, desbaste y pulido, se obtiene una superficie lisa que revela la estructura del material. Para obtener resultados óptimos y de calidad es necesario una combinación de “Equipos adecuados, método de preparación correcto y fungibles apropiados” lo que denominamos “solución total de la preparación.”

3. Procedimiento 

Untamos de vaselina el lugar donde pondremos la probeta y la resina, a esto se le dice encapsulamiento.

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Figura 1 Fuente: Elaboración propia Molde siendo untado con vaselina

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Preparamos la resina y la echamos en el molde que cubra la probeta, lo dejamos hasta que seque, nos damos cuenta que existe una reacción exotérmica.

Figura 2 Fuente: Elaboración propia Probeta siendo colocada en el molde

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Ciencia e Ingeniería de Materiales Figura 3 Fuente: Elaboración propia Colocamos la resina en el molde

 Lo sacamos del molde con mucho cuidado para que no se malogre la forma que queremos darle con el molde.

Figura 4 Fuente: Elaboración propia Molde con resina

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Lijamos la parte que será trabajada con lijas de 100, 200, 400, 600, 800, 1000 y 2000.

Figura 5 Fuente: Elaboración propia Probeta encapsulada siendo lijada

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Posteriormente, se realiza el pulido de las probetas con la maquina Pulidora. Consiste en 4 etapas de pulición, cada una de 90 segundos, las probetas deben ser pulidas del centro del pulidor hacia afuera de este, levantarlas y realizar el mismo paso. En cada cambio de etapa se debe cambiar el sentido de la probeta a 90°. Se debe tener en cuenta que el pulidor debe estar siempre humedecido.

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Figura 6 Fuente: Elaboración propia Probeta en procedimiento de pulido

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Al culminar con el pulido de las probetas, estás no deben de tocarse en ningún momento tan solo deben tener contacto con el agua a chorro para que quite los residuos. Solo se puede tocar la probeta para limpiar las impurezas pero teniendo el abundante chorro de agua.

Figura 7 Fuente: Elaboración propia Limpieza de las probetas

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Las probetas secan por unos instantes para proceder con el ataque químico.

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Figura 8 Fuente: Elaboración propia Secado de las probetas

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Se coge una probeta y se mantiene sostenida mientras se añade unas cuantas gotas de nital (agente de ataque), que solo cubra la superficie de la probeta, mientras tanto el líquido va cayendo sobre el recipiente de vidrio. El nital debe estar actuando tan solo por 10 segundos.

Figura 9 Fuente: Elaboración propia Materiales para el ataque químico

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Pasado el tiempo establecido con el nital, rápidamente, pasa la probeta a ser enjuagada por abundante agua, con una inclinación necesaria de tal manera que pueda salir todo el nital. Por unos 15 a 20 segundos aproximadamente.

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Figura 10 Fuente: Elaboración propia Enjuague de la probeta con agua

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La probeta es roseada por alcohol, de tal manera que pueda terminar de quitar el nital por completo y así acabar con el ataque químico. Esto es aproximadamente por unos 10 segundos. Se realiza el mismo procedimiento con las dos probetas.

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Las probetas son llevadas al microscopio para culminar con el análisis metalográfico.

Figura 11 Fuente: Elaboración propia Roseado del alcohol sobre la probeta

4. Toma y Análisis de Datos 

La probeta de acero 1020 es más dúctil ya que contiene mayor cantidad de región clara, ferrita alfa, poca cantidad de perlita (parte oscura).

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Figura 12 Fuente: Elaboración propia Micro estructura de un acero 1020. (Ataque Nital)

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La probeta acero 1045 es más dura ya que presenta una mayor región oscura, denominada perlitas, muestra mayor contenido de carbono.

Figura 13 Fuente: Elaboración propia Micro estructura de un acero 1045. (Ataque Nital)

5. Conclusiones  Se comprendió que la metalografía es la ciencia que estudia la microestructura constitución de los metales sólidos y aleaciones. Este es muy importante para identificar

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las distintas estructuras del acero, una vez que se logra identificar se puede relacionar con las propiedades físicas y mecánicas que se desean hallar  La práctica se realiza con la ayuda de los materiales ya antes mencionados, es indispensable el uso del microscopio para examinar el contenido de carbono y tamaño de grano en las probetas (1020 y 1045).  Se realizó la práctica al pie de la letra tomando como referencia la guía de prácticas y lo explicado por los ingenieros. Se debe preparar la probeta de manera adecuada para obtener resultados correctos.  Se reconoció las diferencias encontradas en las probetas, como el nivel de oscurecimiento, tipos y tamaños de los de granos como martensita, ferrita, cementita y perlita.

6. Recomendaciones  Responsabilidad y prudencia a la hora de la manipulación de los materiales, maquinas, herramientas para evitar accidentes en el área de trabajo.  Se debe utilizar elementos de seguridad como guantes y mascarilla especialmente por el uso de la resina para evitar reacciones en la piel y soportar el intenso olor de la resina.  Es necesario la correcta realización del desbaste y pulido tener mucho cuidado al manipular las probetas, ya que un mal desbaste o pulido impedirá una correcta obtención de resultados.

7. Bibliografía o Referencias Web - Vladimir Valderrama A. Rodrigo Luna R., Manuel Gomez C., Manuel Soto R., (2017, mayo, 03) “Metalografia”, Universidad Tecnológica de Chile INACAP Ciencia de los Materiales. Disponible en: https://es.slideshare.net/vlady71/metalografia

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- Apunte dureza (2017, MAYO, 03) "ENSAYOS DE TRACCION", Disponible en: http://190.105.160.51/~material/materiales/presentaciones/ApunteTraccion.pdf - Aula de tecnologías (2017, abril, 07) “Metalografia” Disponible en: https://auladetecnologias.blogspot.pe/2009/10/la-traccion.html o Referencia Bibliograficas - Diezmar Falk, Hans-Klaus Gorkel; Franz Lernet, Bernd Schlossorsch “Metalografia Fundamental”, Editorial Reverté S.A, 1986. - William F. Smith, “Fundamentos de la Ciencia en Ingeniería de Materiales”, 2da Edición, 1996.

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