Metalurgia del Acero: Técnicas de Examen, Fases del Hierro y Constituyentes Clave

Metalurgia: Examen, Tratamiento y Constituyentes del Acero

Técnicas de Examen Metalográfico

El estudio de los materiales metálicos se realiza mediante diversas técnicas:

• Examen Macroscópico

  Consiste en estudiar los defectos de fabricación hasta 15 aumentos.

• Examen Microscópico

  Efectuado con microscopios de más de 15 aumentos, permite estudiar la constitución de los materiales.

Selección y Preparación de Muestras

Para un examen microscópico adecuado, las muestras deben pasar por un proceso de preparación:

1. Desbaste de la Muestra

   El objetivo es dejar al descubierto la superficie metálica, libre de impurezas, utilizando lima, muela de esmeril y papel de esmeril.

2. Pulido de la Muestra

   Se busca dejar la superficie como un espejo para que, al ser atacada por los ácidos y observada al microscopio, se vea claramente. Esto se puede lograr mediante pulido abrasivo o pulido electrolítico.

3. Ataque Micrográfico

   Después del pulido, se lava con alcohol etílico y se seca con aire caliente. Luego, se sumerge en un líquido reactivo que ataca a los constituyentes, lo cual hace que resalten al ser observados al microscopio.

4. Observación de la Probeta

   Una vez preparada la probeta, se examina con un microscopio que puede ser metalográfico (de 100 hasta 1500 aumentos) o electrónico (hasta 30000 aumentos).

Tratamiento Térmico

Consiste en calentar el acero a una determinada temperatura, mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forme la estructura deseada y luego enfriarlo a la velocidad conveniente.

Fases Alotrópicas del Hierro

El hierro presenta diferentes estructuras cristalinas según la temperatura:

• Hierro Alfa (α-Fe)

  Aparece a temperaturas inferiores a 768 ºC en forma de cubo centrado. A los 768 ºC pierde el magnetismo. Su parámetro de red es de 2,90 Å.

• Hierro Beta (β-Fe)

  Se forma a temperaturas entre 768 y 900 ºC en forma de cubo centrado. No es magnético, y su parámetro de red es de 2,93 Å. Presenta poco interés desde el punto de vista metalográfico y mecánico.

• Hierro Gamma (γ-Fe)

  Se forma a temperaturas entre 900 y 1400 ºC. Cristaliza en forma de cubo centrado en las caras, y su parámetro de red es de 3,65 Å.

Elementos de Aleación y Constituyentes del Acero

• Wolframio (W)

  Mejora las características mecánicas de resistencia y tenacidad. Hace que los aceros conserven su dureza y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas.

• Ferrita (Fe)

  Es el hierro alfa casi puro. Ordinariamente, lleva en solución impurezas de Si y P.

• Cementita (Fe₃C)

  Es carburo de hierro. Contiene un 6,67 % de carbono y es el constituyente más duro y frágil de los aceros.

• Perlita

  La perlita normal es la perlita laminar, un compuesto eutectoide formado por láminas de ferrita y cementita.

• Austenita

  Solución sólida de carburo de hierro en hierro. Solo es estable a temperaturas superiores al punto A1. En aceros con elevada aleación de Cr y Ni, puede ser estable a temperatura ambiente.