- Tamaño de
grano - Examen
microscópico de los metales - Aleaciones
Hierro-Carbono. Aceros y Fundiciones - Aceros y
fundiciones - Bibliografía
Introducción
La metalografía es la disciplina que
estudia microscópicamente las características
estructurales de un metal o de una aleación. Sin duda, el
microscopio es
la herramienta más importante del metalurgista tanto desde
el punto de vista científico como desde el técnico.
Es posible determinar el tamaño de grano, forma y distribución de varias fases e inclusiones
que tienen gran efecto sobre las propiedades mecánicas del
metal. La microestructura revelará el tratamiento
mecánico y térmico del metal y, bajo un conjunto de
condiciones dadas, podrá predecirse su comportamiento
esperado.
La experiencia ha demostrado que el éxito
en el estudio microscópico depende en mucho del cuidado
que se tenga para preparar la muestra. El
microscopio más costoso no revelará la estructura de
una muestra que haya sido preparada en forma deficiente. El
procedimiento
que se sigue en la preparación de una muestra es
comparativamente sencillo y requiere de una técnica
desarrollada sólo después de práctica
constante. El último objetivo es
obtener una superficie plana, sin rayaduras, semejante a un
espejo. Las etapas necesarias para preparar adecuadamente una
muestra metalografíca. Para esto se pensó en
realizar una práctica en la cual pudiéramos
observar una pieza cuyas características fueran conocidas
y así hacer la prueba de comprobación de los granos
de la muestra en este caso fue un acero A-36 cuyo
procedimiento se explican a continuación:
Tamaño de
grano
El tamaño de grano tiene un notable efecto en las
propiedades mecánicas del metal. Los efectos del
crecimiento de grano provocados por el tratamiento térmico
son fácilmente predecibles. La temperatura,
los elementos aleantes y el tiempo de
impregnación térmica afectan el tamaño del
grano.
En metales, por lo
general, es preferible un tamaño de grano pequeño
que uno grande. Los metales de grano pequeño tienen mayor
resistencia a la
tracción, mayor dureza y se distorsionan menos durante el
temple, así como también son menos susceptibles al
agrietamiento. El grano fino es mejor para herramientas y
dados. Sin embargo, en los aceros el grano grueso incrementa la
endurecibilidad, la cual es deseable a menudo para la
carburización y también para el acero que se
someterá a largos procesos de
trabajo en
frío.
Todos los metales experimentan crecimiento de grano a altas
temperaturas. Sin embargo, existen algunos aceros que pueden
alcanzar temperaturas relativamente altas (alrededor de 1800 F o
982 C) con muy poco crecimiento de grano, pero conforme aumenta
la temperatura, existe un rápido crecimiento de grano.
Estos aceros se conocen como aceros de grano fino. En un mismo
acero puede producirse una gama amplia de tamaños de
grano.
CLASIFICACIÓN DE LOS TAMAÑOS
DE GRANO:
Existen diversos métodos
para determinar el tamaño de grano, como se ven en un
microscopio. El método que
se explica aquí es el que utiliza con frecuencia los
fabricantes. El tamaño de grano se determina por medio de
la cuenta de los granos en cada pulgada cuadrada bajo un aumento
de 100X. La figura A es una carta que
representa el tamaño real de los granos tal como aparece
cuando se aumenta su tamaño 100X. El tamaño de
grano especificado es por lo general, el tamaño de grano
austenítico. Un acero que se temple apropiadamente debe
exhibir un grano fino.
Se muestra el diagrama de
fases de la aleación Fierro Carbono, que
muestra en el eje vertical la temperatura y en el eje horizontal
la composición química. En el
extremo izquierdo se encuentra la composición 100% Fe y 0%
C y en el extremo derecho se encuentra la composición 100%
C y 0% Fe. En la figura se muestra solamente hasta 5% C y 95% Fe
por ser la zona de mayor interés ya
que contiene los aceros y las fundiciones de mayor uso.
Este verdadero mapa de ordenamientos cristalinos nos muestra
cómo el metal al solidificar se dispone en diversas
formas. Al variar la temperatura, los cristales ganan o pierden
energía y buscan una nueva ordenación tratando
siempre de permanecer estables.
Examen
microscópico de los metales
Los detalles de la estructura de los metales no son
fácilmente visibles, pero las estructuras de
grano de los metales pueden verse con un microscopio. Las
características del metal, el tamaño de grano y el
contenido de carbono pueden determinarse estudiando la
micrografía.
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