Metalografía: Preparación de Probetas y Técnicas de Análisis

Metalografía

La metalografía es la ciencia que estudia la estructura y composición de un metal o una aleación, relacionándola con sus propiedades físicas y mecánicas. Su objetivo principal es observar la estructura real de la muestra, poniendo en evidencia las irregularidades, inclusiones y estructura, independientemente del material del que esté formada.

Etapas de Preparación de Probetas

Observación Macroscópica:

Desde la simple vista hasta 15 aumentos.

Observación Microscópica:

Desde los 15 aumentos en adelante.

Corte de la Muestra

El abrasivo que se utiliza depende del material a cortar:

• Corindón (Al₂O₃): para materiales ferrosos, no ferrosos y aleaciones de aluminio y cobre.
• Carburo de silicio (SiC): para el corte de materiales no ferrosos, dúctiles y muy tenaces (aleación de titanio), de materiales compuestos y materiales plásticos.
• Diamante: se emplea para el corte de materiales duros y frágiles (vidrios, cerámica, minerales).
• Nitrato de boro cúbico (CBN): se utiliza cada vez más en el corte de metales ferrosos muy duros.

El ligante es una resina del tipo baquelita que determina el tamaño de la muela. Como regla general:

• Los materiales blandos y dúctiles deben ser cortados con muelas de ligante duro, ya que los granos abrasivos mantienen la eficacia más tiempo, siendo también más económicos ya que se desgastan más lentamente.
• Los materiales duros y quebradizos requieren el uso de muelas de ligante blando, ya que, consumiéndose más rápidamente, presentan siempre un grano abrasivo eficaz.

Durante el corte debe cuidarse de que la muestra no se sobrecaliente por el rozamiento. Para ello se utiliza agua u otro líquido como refrigerante, que además elimina los restos que se acumulen en la superficie del corte.

Pulido Electrolítico

Consiste en someter a la probeta, una vez desbastada, a una electrólisis usando la probeta preparada con material conductor como ánodo y un cátodo de acero inoxidable. Toda la preparación se sumerge en una solución conductora adecuada como ácido clorhídrico o sulfúrico.

Ataque Químico

Existen reactivos adecuados, no solo para cada metal, sino para hacer resaltar constituyentes diferentes en cada metal. La probeta se lava con agua caliente, se seca, se lava con alcohol etílico y se seca de nuevo. A continuación, se sumerge en el reactivo con la parte pulida hacia abajo, sin que toque la base del recipiente. El tiempo depende del reactivo utilizado.

Uno de los reactivos más utilizados para probetas de acero y fundición es el NITAL (mezcla de ácido nítrico y alcohol etílico).

Pulido Mecánico

Se emplean discos giratorios en los que se utilizan papeles de lija con anillo de fijación. El disco tiene un diámetro de 200, 250 o 300 mm y gira a una velocidad variable de 300 rpm para el papel más grueso y de 150 rpm con los papeles más finos.

Se pueden utilizar varios tipos de abrasivos:

• Carburo de silicio: se utiliza para materiales blandos y metales no ferrosos. Es el material más utilizado en el lijado debido a su granulometría homogénea, buena fijación a la base y economía.
• Diamante: es el indicado para los materiales muy duros como la cerámica, carburos, materiales refractarios y vidrios. Sus propiedades son:
  • Gran poder de desbastado.
  • Poco desgaste.
  • Ciclos cortos, de forma rápida y durante mucho tiempo.
  • Refrigeración con agua.

Podemos clasificar el desbaste en dos tipos:

Desbaste Grueso

Es el inicial y trata de obtener una superficie plana y nivelada, eliminando crestas, rebabas o irregularidades de la muestra. Para esto se mueve la probeta longitudinalmente de un lado a otro de la lija, aplicando una presión suave. La dirección del movimiento debe ser constante para que todas las rayas sean paralelas. El desbaste inicial se realiza con lijas de los números P240, P360 y P400, utilizando una para cada probeta, ya que los papeles usados producen distorsiones superficiales o incrustaciones de material extraño. Se considera terminado el proceso cuando desaparecen las rayas gruesas.