INTRODUCCIÓN:
En este documento se
hace una breve explicación de las características de los conceptos
relacionados con los análisis metalográficos aplicables a las
pruebas destructivas y no destructivas
·
Microscopía
Óptica (MO),
·
Microscopía
Electrónica de Barrido (MEB),
·
Microscopía
Electrónica de Transmisión (MET)
Objetivo general:
El objetivo del Análisis Metalográfico es
la obtención de información del material por medio de la microestructura de
estos, los cuales son posteriormente analizados en un microscopio. ... Corte:
Cortamos los materiales con equipos especiales para la obtención de una mejor
planicidad en la cara del material a analizar.
ANALISIS DE LA TECNICA METALOGRAFICA
Los ensayos metalográficos requieren la
ejecución de las etapas siguientes:
a) Selección de la muestra.
b) Preparación de las probetas.
c) Observación de las probetas.
d) Tratamiento de la información.
La
SELECCION DE LA MUESTRA reúne tanto su dimensionamiento como la ubicación de
las probetas y es función del objetivo de la investigación o control de
calidad. La muestra escogida debe satisfacer las condiciones de amplitud y
representatividad estadística si corresponde a un control rutinario, la
selección es por métodos aleatorios. Si, por el contrario, se
investiga
la causa de un fallo, la probeta debe ser tan próxima como se pueda a su
hipotético origen. La probeta puede tener cualquier forma y dimensiones aunque
tendrá que adecuarse con medios técnicos para facilitar su manipulación
posterior.
La
EXTRACCION DE LA PROBETA desde la pieza, o producto a ensayar, se realiza
mediante corte, manual o con equipo especializado, tronzadora. En cualquier
caso debe evitarse cualquier posible calentamiento pues podría modificar el
estado del material a ensayar. La etapa de PREPARACION DE LA PROBETA
corresponde a un proceso de trabajo ejecutado sobre la misma, que ha de
permitir la observación de las peculiaridades de la estructura investigada, por
medio del microscopio.
Existen
dos modos principales de preparación: a) por vía química y b) por vía
electrolítica. Ambos métodos serán desarrollados minuciosamente en las
experiencias de esta unidad. En ambos casos puede requerirse el montaje de la
probeta metálica sobre un soporte plástico, conseguido por proceso de
embutición a baja temperatura en una prensa hidráulica.
EL
MICROSCOPIO OPTICO METALURGICO En comparación con uno de tipo biológico, el
microscopio metalúrgico difiere en la manera en que la muestra es iluminada.
Como una muestra metalográfica es opaca a la luz, la misma debe ser iluminada
por luz reflejada. Como se observa en la figura 3.6, un haz de luz horizontal,
de alguna fuente de luz, es reflejado por medio de un reflector de vidrio
plano, hacia abajo a través del objetivo del microscopio sobre la superficie de
la muestra.
Un poco
de esta luz incidente reflejada desde la superficie de la muestra se
amplificará al pasar a través del sistema inferior de lentes, el objetivo, y
continuará hacia arriba a través del reflector de vidrio plano; luego, una vez
más lo amplificará el sistema superior de lentes, el ocular.
a)
AUMENTOS. Se denomina aumento del microscopio (Am) a la relación sobre el
tamaño de la imagen y el del objetivo. Am = (D1/D2) M1 M2 (3.1) en donde: D1 =
distancia entre el ocular y la pantalla de protección, D2 = distancia entre el
ocular y objetivo, M1 = aumento propio del ocular, M2 = aumento propio del
objetivo,
b) PODER
DE RESOLUCION. Se define como la capacidad de un objetivo para producir
imágenes separadas y distintas de dos detalles del objeto muy próximos. Es
función directa de la longitud de onda, l, de la luz incidente e inversa del
índice de refracción del medio, n, y del ángulo de semiabertura de la lente
objetivo, u. Para el caso de haz incidente ancho paralelo en el objeto, se
cumple la expresión:
en donde
las unidades de d son las mismas que las de l. En la microscopía óptica suele
emplearse tipos de iluminación distintos de la luz blanca, y aunque no aportan
mayor resolución si permiten facilitar la separación de los incidentes
observables. Citamos entre ellos:
·
Campo oscuro.
·
Luz polarizada.
·
Técnica de Nomarsky.
c)
PROFUNDIDAD DE CAMPO, e, también denominada penetración o resolución vertical
del objetivo, es la capacidad de dar imágenes nítidamente enfocadas, cuando la
superficie del objeto no es completamente plana. La profundidad de campo es
inversamente proporcional a los aumentos propios del objetivo, M2, al índice de
refracción, n, del medio y al ángulo de semiapertura del objetivo, u, es decir:
MICROSCOPIO
ELECTRONICO DE BARRIDO (MEB) El microscopio electrónico puede aumentar el poder
de resolución utilizando la onda asociada al haz corpuscular homocinético
producido por los electrones acelerados en un campo eléctrico, cuya longitud de
onda viene expresada por l = h/m v, siendo h la constante de Planck, m la masa
del electrón, y, v la velocidad del mismo. El valor de l varía con la tensión
de aceleración electrónica aplicada. Para una tensión de 50 KV, este valor es
de 0.055 Å; para una tensión de 100 KV es de 0.0387 Å, y cuando la tensión es
de 106 voltios, caso excepcional, l = 0.0123 Å. Para casos extremos de la
microscopía óptica, donde n = 1.9, l = 4000 Å y u = 72°, llegamos a un poder de
resolución máximo del orden de 0.15 micras. En microscopía electrónica, el
poder de resolución puede alcanzar actualmente 5 e incluso 3 Å, aunque viene
limitado por el pequeño valor de la abertura del microscopio.
Esta
débil abertura proporciona al microscopio electrónico una gran profundidad de
campo, que es otra de sus ventajas frente al óptico. Existen diferentes tipos
de microscopios electrónicos, entre los que destacamos el de transmisión, TEM,
y el de barrido o scanning, MEB, SEM. En el microscopio de transmisión, el haz
electrónico debe atravesar la probeta a examen, lo que no es posible en las
probetas metálicas normales. Por contra, en el microscopio de barrido, usado en
metalografía, la imagen es reconstruida, punto por punto, sobre la pantalla de
un oscilógrafo catódico, mientras el objeto es barrido sincrónicamente por una
sonda electrónica fina, con un diámetro entre los 1000 y 100 Å
Microscopía Electrónica de Transmisión (MET)
Equipo que permite la observación, caracterización y estudio de la estructura y morfología de muestras sólidas poliméricas mediante la difracción de un haz de electrones, para determinar su efecto sobre las propiedades físicas y térmicas. Permite realizar estudios sobre la estructura de la dispersión de arcillas en nanocompuestos y sobre la degradación enzimática de muestras poliméricas.
Es un instrumento científico con un peso
aproximado de una tonelada y con una columna de alrededor de 1.5 metros de
altura donde se utiliza alto voltaje
para producir y enfocar un haz de electrones acelerados en alto vacío que al
impactar en una de las caras de una muestra de tejido ultradelgada forman una
imágen al emerger por la cara contraria. Con este instrumento que alcanza
aumentos de 1000 000x hoy en día es posible ver desde los cromosomas y las
moléculas de ADN (ácido desoxiribonucleico) hasta átomos con un poder de
resolución de 0.2 nm.
La adaptación del MET para la observación de muestras biológicas trajo consigo el desarrollo de equipos y accesorios especiales para el procesamiento de las mismas como el ultramicrotomo y la cuchilla de diamante .para poder obtener cortes de tejido ultrafinos que soporten el haz de electrones y el alto vacío, así como procedimientos histológicos con fijadores químicos y agentes contrastantes especiales para la preparación de las muestras
El MET está compuesto por la columna que
genera el haz de electrones, un sistema de alto vacío, un sistema de
enfriamiento, corrientes de alimentación y un sistema de registro de la imagen.
La imagen formada por los electrones es proyectada en dos dimensiones sobre una
pantalla fluorescente y puede ser obtenida finalmente a través de una película
fotográfica o de una cámara digital en una computadora..
CONCLUSION:
El ensayo de metalografía
nos ayuda a identificar las diferentes estructuras del acero y relacionarlas
con las propiedades físicas y mecánicas. Es necesario tener un patrón base
(folleto) de las estructuras para poder compararlas y determinar a qué tipo de
microestructura corresponde. Para que la prueba se realice de manera adecuada y
de resultados correctos es necesario una buena preparación de la probeta.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
http://www.upv.es/entidades/SME/info/753330normalc.html
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