Practica de Soldadura - Metalografia en Uniones Soldadas (1)
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[Tecnología de la Soldadura] U.N.J.F.S.C. - HUACHO
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PRACTICA DE LABORATORIO Nº 01
ANALISIS METALOGRAFICO DE UNIONES SOLDADAS
I. OBJETIVOS
Comprender los requerimientos para el desarrollo de la práctica de metalografía.
Desarrollar la capacidad para diferenciar entre muestras de uniones soldadas de diferentes
tipos de materiales.
Realizar un análisis completo sobre microestructuras presentes en las uniones soldadas.
II. GENERALIDADES
La metalografía es una disciplina de la ciencia que se encarga de examinar y determinar los
componentes en una muestra de metal, haciendo uso de varios niveles de magnificación que
pueden ir desde 20X hasta 1000 X. También se conoce como el proceso entre la preparación de
una muestra de metal y la evaluación de su microestructura.
Mediante la metalografía se ha desarrollado precisamente la habilidad para identificar las
fases presentes en los metales y en sus aleaciones, y para explicar el mecanismo de su formación.
Para lo cual se muestran procesos de soldadura de aceros mediante soldadura de arco eléctrico
en los cuales se determinan las propiedades y características de los aceros en un proceso de
soldadura.
En un proceso de soldadura, se producen transformaciones en estado sólido mediante
transformaciones en la fase sólida durante el enfriamiento en las cuales podemos mencionar:
Transformación perlítica.
Transformación martensítica.
Nos podemos topar también con un fenómeno llamado epitaxia, en el cual la fase liquida
solidifica y su estructura cristalina coincide con la del metal base.
2.1. Análisis Macroscópico.
El análisis macroscópico es aquel que se puede realizar a simple vista, es decir sin necesidad
de microscopio. El rango de tamaño como se puede ver en la Figura 2.1, inicia en 10-3m en
adelante. El análisis macroscópico se puede usar en:
Líneas de flujo en materiales forjados.
Capas en herramientas endurecidas por medio de tratamiento térmico.
Zonas resultado del proceso de soldadura.
Granos en algunos materiales con tamaño de grano visible.
Marcas de maquinado.
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Práctica – Metalografía en Uniones Soldadas Ing. Luis E. LUNA QUITO
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Grietas y ralladuras.
Orientación de la fractura en fallas.
Figura 2.1: Analisis macroscopico de union soldada.
2.2. Análisis Microscópico.
Aquel tipo de análisis que no se puede realizar a simple vista, (menor a 10-3m). Observar las
estructuras microscópicas en materiales ayuda a comprender el comportamiento de los mismos.
El análisis microscópico se puede usar en:
Tamaño de grano.
Límites de grano y dislocaciones.
Análisis microestructural.
Distribución de fases en aleaciones.
Para comprender el análisis microscópico es necesario tener claridad sobre el concepto de
grano y el funcionamiento del microscopio metalográfico.
Figura 2.1: Analisis microscopico de union soldada.
2.3. Ensayo de Metalografía.
La preparación de una muestra consiste en los pasos necesarios para poder analizar la misma
de forma correcta. Específicamente se describen a continuación, los pasos para la preparación de
muestras observadas en microscopio.
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2.3.1. Seccionar.
Consiste en remover una muestra del material a analizar, teniendo en cuenta las
convenciones en tamaño y qué tan representativa es dicha porción del total a analizar. Este
primer paso es usado para otras prácticas además de la metalografía, por ejemplo, ensayos de
dureza.
2.3.2. Preparación de la superficie.
Durante el análisis de muestras generalmente el objeto de estudio es solamente una
superficie, los tipos de preparación son:
Maquinado: Uso de herramientas con filos de diferentes formas, ejemplo torneado y
fresado.
Rectificado y abrasión: Arreglo de partículas abrasivas fijas que actúan como
herramientas de corte.
Pulimento: Arreglo de partículas abrasivas suspendidas entre las fibras de un paño.
Para la preparación de superficies típicamente se utiliza una secuencia de maquinado o
rectificado y luego de pulimento. La operación se compone de distintas etapas que van
incrementando su fineza para proporcionar un mejor acabado.
2.3.3. Ataque químico.
Luego de la última pasada de pulimento, la superficie es tratada químicamente. El ataque
químico es un proceso de corrosión controlada de la muestra, se realiza sumergiendo la superficie
en algún tipo de solución adecuada. La solución química usada depende del material que
compone la muestra, la temperatura y tiempo del ataque, el efecto deseado en la superficie entre
otros. La siguiente tabla muestra soluciones químicas para realizar el ataque en algunos metales
típicos.
III. MATERIALES Y REACTIVOS
Materiales Reactivos Equipos
EPP. Probeta de planchas soldadas 12.7 mm
x 100 mm x 150 mm. Algodón. 2 vasos de 250 cc. 1 probeta de 100 ml. 1 pipeta de 10 ml. Pinzas. Papeles abrasivos Nº: 100/200/
400/600/800/1000/1500/2000/2500/ 3000/4000.
Alcohol Metílico. Agua destilada. HNO3 concentrado. Pastas abrasivas.
Cortadora Metalográfica. Desbastadora Metalográfica. Pulidora Metalográfica. Estereoscopio. Microscopio Metalográfico. Secadora. Calibrador. Laptop.
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Práctica – Metalografía en Uniones Soldadas Ing. Luis E. LUNA QUITO
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IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.1. Análisis Macroscópico.
1. Recolección de la muestra a analizar.
2. Desbastado de las muestras.
3. Pulido de las muestras.
4. Ataque químico.
5. Observación en el estereoscopio.
6. Toma de imágenes.
7. Análisis.
4.2. Análisis Microscópico.
1. Recolección de la muestra a analizar.
2. Desbastado de las muestras.
3. Pulido de las muestras.
4. Ataque químico.
5. Observación en el microscopio metalográfico.
6. Toma de imágenes.
7. Análisis.
V. CUESTIONARIO
1. ¿Qué observamos con el análisis macroscópico?
2. Determine las zonas observas en el análisis macroscópico.
3. Explique el crecimiento de granos en la unión soldada.
4. ¿Qué tipos de microestructuras se encontraron durante el análisis microscópico en la
zona soldada? Explique las presencias de estas.
5. La presencia de diferentes microestructuras en la unión soldada. ¿Afecta sus propiedades
mecánicas? Explique.
6. ¿Qué tipo de imperfección encontró durante sus análisis de la unión soldada y explique la
presencia de estos?
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ANEXO
REACTIVOS DE ATAQUE
REACTIVO DE ATAQUE
COMPOSICIÓN USOS OBSERVACIONES
Nital
NHO3
Alcohol metílico (98 % o
absoluto)
1 – 5 ml.
100 ml.
En ceros al carbono: para oscurecer
perlita y dar contraste entre
colonias de perlitas; para revelar
fronteras de perlitas; para
diferenciar la ferrita de la
martensita.
La rapidez de ataque
aumenta, la selectividad
disminuye y se incrementa
los porcentajes de NHO3, el
tiempo de ataque es de unos
cuantos segundos a un
minuto.
Picral
Picral
Etil o alcohol metilo
(95% absoluto)
4g.
100ml.
Para todos los grados de aceros al
carbono recocidos, normalizados,
templados y revenidos,
esferoidizados, austenizados. Para
todos los aceros de baja aleación
atacados por este reactivo.
Ocasionalmente útiles para
soluciones más diluidas. No
revela las fronteras de grano
de ferrita tan fácilmente
como el nital. Tiempo de
ataque en unos cuantos
segundos a un minuto o más.
Cloruro férrico y
acido
hidroclórico
Cloruro férrico
Acido hidroclórico
Agua
5 g.
50 ml.
100 ml.
Aceros austeniticos al niquel y
aceros inoxidables.
Hidróxido de
amonio y
peróxido de
hidrogeno.
Hidróxido de amonio
Agua
Peróxido de hidrogeno
5 partes
5 partes
2-5 partes
Generalmente empleado para
cobre y muchas de sus aleaciones.
El contenido de peróxido
varía directamente con el
contenido de cobre de la
aleación que será atacada.
Inmersión o frotamiento por
casi un minuto. Usar peróxido
fresco para buenos
resultados.
Persulfato de
amonio
Persulfato de amonio
Agua
10 g.
90 ml.
Cobre, latón, bronce, plata, níquel,
bronce aluminico.
Utilizarlo frio o hirviendo,
inmersión.
Reactivo de
Palmerton
Oxido crómico
Sulfato de sodio
agua
200 g.
15 g.
1000 ml.
Reactivo general para zinc y sus
aleaciones.
Inmersión con agitación
moderada.
Ácido
hidrofluòrico
ácido hidrofluórico
agua
0.5 ml.
99.5 ml.
Examen microscópico general para
aluminio y sus aleaciones.
Frotar con algodón suave por
15 seg.