Metalurgia del acero: examen metalográfico, fases del hierro y constituyentes
Resumen
El documento describe las técnicas de examen metalográfico de los metales, desde el examen macroscópico hasta el microscópico, y los pasos de preparación de las muestras (desbaste, pulido y ataque micrográfico). Explica también el tratamiento térmico del acero, las fases alotrópicas del hierro (alfa, beta y gamma) con sus temperaturas y parámetros de red, y los principales constituyentes del acero como ferrita, cementita, perlita y austenita.
Puntos clave
- El examen macroscópico estudia defectos de fabricación hasta 15 aumentos; el microscópico, con más de 15 aumentos, estudia la constitución del material.
- La preparación de la muestra incluye desbaste, pulido (abrasivo o electrolítico) y ataque micrográfico con un reactivo que resalta los constituyentes.
- El microscopio metalográfico alcanza de 100 a 1500 aumentos y el electrónico hasta 30000 aumentos.
- El hierro alfa es cúbico centrado en el cuerpo, existe por debajo de 768 ºC y pierde el magnetismo a esa temperatura.
- El hierro gamma se forma entre 900 y 1400 ºC y cristaliza en cúbico centrado en las caras.
- La cementita (Fe3C) contiene un 6,67 % de carbono y es el constituyente más duro y frágil del acero.
- La perlita laminar es un compuesto eutectoide de láminas de ferrita y cementita; la austenita solo es estable por encima del punto A1 en la mayoría de aceros.
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:
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.
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.
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.
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.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre el examen macroscópico y el microscópico?
El examen macroscópico estudia los defectos de fabricación hasta 15 aumentos, mientras que el microscópico, con más de 15 aumentos, permite estudiar la constitución de los materiales.
¿Cuál es el constituyente más duro y frágil del acero?
La cementita (Fe3C), un carburo de hierro que contiene un 6,67 % de carbono, es el constituyente más duro y frágil de los aceros.
¿A qué temperatura pierde el magnetismo el hierro alfa?
El hierro alfa pierde el magnetismo a 768 ºC, temperatura que marca el límite de su existencia como estructura cúbica centrada.
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