SOLUCIONES POR MATERIALES:

ACEROS AL CARBONO

Soluciones de preparación metalográfica por material

Utilice esta guía para obtener consejos sobre cómo empezar a realizar la preparación metalográfica y el análisis de aceros al carbono. Se incluyen consejos para conseguir los mejores resultados para su aplicación metalográfica.

Corte general

Montaje general

Desbaste y pulido general

Electropulido general

Pruebas generales de dureza

Aspectos a tener en cuenta al trabajar con aceros al carbono

Los materiales ferrosos se utilizan ampliamente en muchas industrias diferentes debido a su versatilidad. Las propiedades pueden variar en función de ligeros cambios en la composición y los pasos de procesamiento. Un acabado superficial excelente suele ser sencillo utilizando uno de los procedimientos que se indican a continuación.

Consejos para el corte de aceros al carbono

Todo seccionamiento debe realizarse en húmedo, con un amplio flujo de refrigerante dirigido al corte. El corte en húmedo producirá un acabado superficial más suave que el corte en seco. El uso de refrigerante también evitará daños en la superficie causados por sobrecalentamiento y tensiones mecánicas. Es importante reducir los daños durante el seccionado. Los daños mecánicos pueden penetrar profundamente en la estructura, lo que puede resultar difícil de eliminar en posteriores pasos de preparación. Se ofrecen dos tipos principales de herramientas de corte: Sierras abrasivos y de precisión.

Consejos para el corte abrasivo

Las discos abrasivos tienen diferentes fuerzas de adherencia y se recomiendan en función de la eficacia de su fuerza de adherencia y tipo de abrasivo con diferentes materiales. La elección de un disco incorrecto puede provocar un índice de desgaste inadecuado y daños térmicos, con la posible alteración de la microestructura. Un disco abrasivo está compuesto en su totalidad por abrasivo unido por resina. Con el uso, las discos van reduciendo su tamaño hasta que ya no pueden cortar. Entonces se puede colocar un nuevo cuchillo en el equipo de seccionamiento para realizar cortes adicionales.

Los discos abrasivos deben seleccionarse según el tipo de material y el tamaño de la pieza a cortar. Cuando se cortan materiales ferrosos, conocer la dureza del material puede ayudar a seleccionar el disco. En algunos casos, como el de Buehler, los discos se agrupan según la dureza del material. Generalmente, cuanto más duro es el acero, más blando es el aglomerante, lo que garantiza que el abrasivo desgastado se desprenda y se revele abrasivo fresco para continuar con un seccionado eficaz. El acero más blando puede cortarse con undisco más duro, lo que prolonga la vida útil.

El tamaño del disco abrasivo también afecta a los parámetros de corte. Los discos más grandes y gruesos eliminan más material pero también generan más calor que uno más fino. Para reducir el calor producido por los discos, deben reducirse las velocidades de avance.

Disco abrasivo recomendado para materiales de hierro fundido
Diámetro	245 mm (10 in)	305 mm (12 in)	356 mm (14 in)	406 mm (16 in)
HRC 15-35	102511P 1,5 mm [0,06 pulg.]	103011P 2 mm [0,079 pulg.]	12-4305-010 1,6 mm [0,063 pulg.]
HRC 35-50	102510P 1,5 mm [0,06 pulg.]	103010P 2 mm [0,083 pulg.]	1103510P 2,5 mm [0,098 pulg.]	10-31616-010 3 mm [0,125 pulg.]
HRC 50-60	10-31014-0101,5 mm [ 0,06 pulg.]	10-31212-010 2 mm [0,08 pulg.]	103509P 2,5 mm [0,098 pulg.]	10-31612-010 3 m [0,125 pulg.]
HRC 60+	102509P 1,5 mm [0,06 pulg.]	103009P 2 mm [0,08 pulg.]	103509P 2,5 mm [0,098 pulg.]	10-31610-0103 mm [ 0,125 pulg.]
Acero rápido, acero inoxidable, acero carburado	102508P 1,6 mm [0,063 pulg.]	103008P 2 mm [0,079 pulg.]	103508P 2,6 mm [0,102 pulg.]
Acero en general, superaleaciones, no ferrosos	12-4205-010 1,3 mm [0,051 pulg.]	12-4405-010 1,4 mm [0,055 pulg.]	12-4305-010 1,6 mm [0,063 pulg.]	12-5605-010 1,9 mm [0,075 pulg.]

Consejos de corte de precisión

Los discos de precisión se utilizan en la preparación metalográfica de materiales ferrosos cuando se cortan muestras que son pequeñas o delicadas. Los discos de precisión no se rompen mientras se utilizan. En el borde exterior hay una sección donde el abrasivo se ha unido con la aleación metálica y si se cuida correctamente puede durar más que una caja de discos abrasivos. Los discos diamantados pueden utilizarse con material ferroso para cortes más difíciles, como realizar un corte preciso cerca de una característica de interés, o cuando es fundamental reducir la anchura de un corte (pérdida de kerf).

Una ventaja adicional de utilizar un disco de precisión es que se aplica una carga menor y, en consecuencia, se genera menos calor, lo que reduce la cantidad de daños.

Los discos abrasivos también se fabrican para las cortadoras de precisión. Pueden utilizarse cuando la posibilidad de que los discos se rompan es alta. Esto puede ocurrir si la pieza es difícil de sujetar, si la pieza puede desplazarse durante el seccionado o si hay más variabilidad en el proceso (por ejemplo, varios operarios).

Discos de precisión recomendados para hierro fundido
Tipo de disco	127 mm (5 in)	178 mm (7 in)	203 mm (8 in)	Piedra de limpieza
discos de precisión	11-5265 0,4 mm [0,020 pulg.]	11-5267 0,6 mm [0,025 pulg.]	11-5268 0,9 mm [0,035 pulg.]	11-1190 11-2490
discos abrasivos	10-4061-101 0,48 mm [0,019 pulg.]	10-4061-101 0,48 mm [0,019 pulg.]

Consejos de montaje para aceros al carbono

El montaje de muestras metalográficas puede permitir la automatización y aumentar la facilidad de manipulación durante los pasos posteriores de la preparación y el examen metalográficos. Las muestras de formas intrincadas pueden montarse para crear formas uniformes que permitan la automatización del proceso de preparación de la muestra.

Las muestras montadas también protegen y preservan los bordes o defectos superficiales durante la preparación metalográfica. El método de montaje no debe alterar en modo alguno la microestructura de la muestra. La presión y el calor son las fuentes más comunes de efectos perjudiciales. Las temperaturas en torno a 350oF y las presiones en torno a 4000 PSI son comunes para el montaje por compresión en caliente.

La geometría y las propiedades de la muestra pueden determinar el método adecuado para el montaje de muestras ferrosas. Utilice el montaje en molde cuando las muestras sean delgadas o se deformen con facilidad. Estas muestras tienden a ser sensibles a las altas presiones. Si las muestras no son sensibles a la presión, el montaje por compresión en caliente puede ahorrar tiempo y dinero.

Montaje por compresión en caliente

Para uso general, PhenoCure^® es una buena elección. EpoMet^® o Diallyl Phthalate presentan una mejor retención de bordes en relación con PhenoCure y serían buenas opciones si este criterio es prioritario. Si lo que le interesa es un molde transparente, considere TransOptic. Al ser un termoplástico, TransOptic puede calentarse y mantenerse a temperaturas entre 105-115oC durante unos 20 minutos para ablandar el montaje y permitir la extracción de la muestra.

Para microscopía electrónica, ProbeMet es un medio conductor adecuado a base de cobre. Si el contenido de cobre de la muestra es de interés, KonductoMet^® es una alternativa conductora rellena de carbono a ProbeMet.

Montaje moldeable

Una selección cuidadosa puede garantizar que el medio satisface las necesidades de montaje en cuanto a tiempo, viscosidad, temperatura y contracción. Los sistemas acrílicos pueden aumentar el rendimiento con tiempos de curado rápidos de entre 5 y 30 minutos. Aunque el curado es más rápido, la adhesión y la viscosidad de las muestras de acrílico a veces pueden ser deficientes, especialmente con formas más intrincadas. Aquí es donde los sistemas epoxídicos pueden ayudar. Con tiempos de trabajo más largos, el epoxi mezclado puede utilizarse con un sistema de vacío para ayudar a los niveles de penetración en geometrías intrincadas.

Consejos de desbaste y pulido de aceros al carbono para todos los métodos

Los aceros duros no suelen ser tan difíciles de preparar como los aceros blandos. Algunas aleaciones más duras pueden prepararse a veces con métodos de tres pasos.

El uso del sistema de dosificación Burst de Buehler puede conservar los diamantes y mejorar la consistencia.

La tasa ideal para el sistema de dosificación Burst cambia con el tamaño de la platina y el paño de pulido que se está utilizando. Como pauta general, para el tamaño de la platina de 8» un ajuste de ráfaga de 3 es un buen punto de partida, para tamaños de 10″ y 12″ ajuste el sistema de ráfaga a 4 y ajuste según sea necesario. Es posible que sea necesario experimentar un poco para determinar los ajustes óptimos que garanticen un abrasivo y una humectación del paño suficientes. Los dosificadores de ráfaga también son capaces de dosificar extendedores simultáneamente con el diamante, si se desea.

Las cargas indicadas en los métodos de desbaste y pulido son recomendaciones para una muestra montada de 1,25″. Si se utiliza la fuerza central durante la preparación, la fuerza indicada debe multiplicarse por el número de muestras que se pulen. Para diferentes tamaños de muestra, utilice nuestra calculadora de conversión de carga para determinar la carga correcta para su aplicación.

Procedimiento para el desbaste y pulido de acero duro
Superficie	Cargas [N]	Velocidad Base [rpm]	Rotación Relativa	Tiempo
DGD Color Rojo (Diamante 75-μm)	6 [27]	300 rpm		Until Plane
Disco de desbaste Hercules Hc con 9um MetaDi^® Diamante Supremo	6 [27]	150 rpm		5:00
Trident con 3um MetaDi Diamante Supremo	6 [27]	150 rpm		3:00
MicroCloth^® con 0,05um MasterPrep^® Alumina	6 [27]	150 rpm		2:00
= Plato = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee

Procedimiento de desbaste y pulido de acero tratado térmicamente
Superficie	Cargas [N]	Velocidad Base [rpm]	Rotación Relativa	Tiempo
DGD Color Rojo (75-μm Diamante)	6 [27]	300 rpm		Until Plane
Disco de desbaste Hercules Sc con 9um MetaDi^® Diamante Supremo	6 [27]	150 rpm		5:00
MicroFloc con 3um MetaDi Diamante Supremo	6 [27]	150 rpm		3:00
= Plato = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee

Procedimiento de desbaste y pulido de acero blando
Superficie	Cargas [N]	Velocidad Base [rpm]	Rotación Relativa	Tiempo
CarbiMet^® grano 320	6 [27]	300 rpm		Until Plane
UltraPad con 9um MetaDi^® Diamante Supremo	6 [27]	150 rpm		5:00
VerduTex con 3um MetaDi Diamante Supremo	6 [27]	150 rpm		3:00
MicroCloth^® con 0,05um MasterPrep Alumina	6 [27]	150 rpm		2:00
= Plato = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee

Aceros al carbono Consejos de ataque

Tabla 20.5: Hierro y Acero
Composición	Comentarios
90-99mℓ metanol o etanol 1-10mℓ HNO₃	Nital. Químico más común para Fe, aceros al carbono y aleados, hierro fundido. Revela límites de grano alfa y constituyentes. Excelente para estructuras martensíticas. La solución al 2% es la más común, el 5-10% se utiliza para aceros de alta aleación (no almacenar). Utilizar por inmersión o hisopado de la muestra durante 1 minuto aproximadamente.
100mℓ etanol 4g ácido pícrico	Picral. Recomendado para estructuras compuestas de ferrita y carburo. No revela los límites de grano de la ferrita. La adición de 0,5-1% de cloruro de zephiran mejora la velocidad de ataque y la uniformidad.
100mℓ etanol 5mℓ HCl 1g ácido pícrico	Reactivo de Vilella. Bueno para estructuras de carburo de ferrita. Produce contraste de grano para estimar el tamaño de grano previo de la austenita. Los mejores resultados se obtienen en matentsita templada a 300-500°C [572-932°F]. Ocasionalmente revela límites de grano de austenita previa en aceros de alta aleación. Destaca los constituyentes de los aceros inoxidables. Bueno para aceros de herramientas y aceros inoxidables martensíticos.
Grano de solución acuosa saturada de ácido pícrico más pequeña cantidad de un agente humectante.	Decapante de Bechet y Beaujard, el decapante con más éxito para límites de austenita previos. Bueno para aceros martensíticos bainíticos. Se han utilizado muchos agentes humectantes, el tridecilbencenosulfonato sódico es uno de los más eficaces (la versión dodecil es más fácil de obtener y funciona igual de bien). Utilizar a 20-100°C [68-212°F]. Frotar o sumergir la muestra durante 2-60 minutos. Procesado en limpiador ultrasónico (ver ref. 2, pg 219-223). Se han utilizado adiciones de 0,5 CuCl2 por 100mℓ de solución o alrededor del 1% de HCl para aceros de aleación superior para producir el ataque. El ataque a temperatura ambiente es el más común. Pulir ligeramente hacia atrás para eliminar el tizne superficial.
150mℓ agua 50mℓ HCl 25mℓ HNO₃ 1g CuCl2	Reactivo de Fry modificado. Utilizado para aceros martensíticos de 18% Ni, aceros martensíticos y aceros inoxidables PH.
100mℓ agua 25g NaOH 2g ácido pícrico	Picrato de sodio alcalino. El mejor ataque para las muestras carburizadas McQuaid-Ehn. Oscurece la cementita. Utilizar hirviendo durante 1-15 minutos o electrolítico a 6 V CC, 0,5 A/in2, 30-120 segundos. Puede revelar límites de grano de austenita previa en aceros con alto contenido en carbono cuando no hay película de límites de grano aparente.
3 partes de HCl 2 partes de glicerol 1 parte de HNO₃	"Gliceregia". Para aceros inoxidables austeníticos. Revela la estructura del grano, delinea sigma y carburos. Mezclar fresco, no almacenar. Utilizar por frotación.
100mℓ etanol 100mℓ HCl 5g CuCl₂	Kalling's no. 2 («sin agua» de Kalling) para aceros inoxidables austeníticos y dúplex. La ferrita se ataca fácilmente, los carburos no se atacan, la austenita se ataca ligeramente. Utilizar a 20°C [68°F] por inmersión o frotando. Puede almacenarse.
15mℓ HCl 10mℓ ácido acético 5mℓ HNO₃ 2 gotas de glicerol	Gliceregia acética. Mezclar fresco, no almacenar. Utilizar para aceros inoxidables de alta aleación.
100mℓ agua 10g K₂Fe(CN)₆ 10g KOH o NaOH	Reactivo de Murakami. Normalmente funciona mejor en los grados inoxidables ferríticos que en los austeníticos. Utilizar a 20°C [68°F] durante 7-60 segundos: revela carburos sigma débilmente atacados con aguafuerte hasta 3 minutos. Utilización a 80°C [176°F] hasta ebullición durante 2-60 minutos: carburos oscuros, sigma azul (no siempre atacado), ferrita amarilla a amarillo-marrón, austenita no atacada. No siempre se obtiene un ataque uniforme.
100mℓ de agua 10g de ácido oxálico	Utilizar para aceros inoxidables a 6 V DC. Los carburos se revelan por ataque durante 15-30 segundos, los límites de grano después de 45-60 segundos, sigma perfilado después de 6 segundos. También se utiliza 1-3 V. Disuelve carburos, sigma fuertemente atacado, austenita moderadamente atacada, ferrita no atacada.
100mℓ agua 20g NaOH	Utilizado para colorear ferrita en aceros inoxidables martensíticos, PH o de fase dual. Utilizar a 3-5 V CC, 20°C [68°F], 5 segundos, cátodo de acero inoxidable. Contornos de ferrita y color bronceado.
40mℓ agua 60mℓ HNO₃	Ataque electrolítico para revelar los límites de austenita pero no los límites de macla en aceros inoxidables austeníticos (304, 316, etc.). La tensión es crítica. Cátodo de Pt preferible al acero inoxidable. Utilizar a 1.4V DC, 2 minutos (ver ref.2, pgs 235, 238 y 239).
50mℓ Solución madre* 1g K₂S₂O₅	Reactivo Klemm's I. Sumergir a temperatura ambiente hasta que la superficie esté coloreada. Es bueno para colorear ferrita en acero, revela segregación de P y sobrecalentamiento, el tiempo de ataque es de 40-100 segundos. Para colorear ferrita y martensita en hierro fundido aceros de baja aleación, por lo general hasta 3 minutos.
50mℓ Solución madre* 5g K₂S₂O₅	Reactivo Klemm's II. Para muestra de acero, sumergir durante 30-90 segundos a 20°C, revela segregación P. Para aceros Mn austeníticos, amarillo gamma a marrón o azul claro a oscuro, alfa-martensita marrón oscuro. Bueno para aceros austeníticos al manganeso.
100mℓ Ehtanol 2mℓ HCl 0,5mℓ H₂SeO₄	Ataque ácido selénico de Beraha 1. Para hierro fundido, aceros y aceros para herramientas. Para un mejor resultado, se recomienda el preataque con Nital. Utilizar por inmersión de la muestra hasta que la superficie de la muestra se coloree, normalmente hasta 6 minutos. Cementita coloreada rojo-violeta, ferrita coloreada amarillo o marrón, fosfuro coloreado azul-verde.
100mℓ Etanol 5-10mℓ HCl 1-3mℓ H₂SeO₄	Ataque con ácido selénico de Beraha 2. En general, sumergir la muestra a 20°C durante 1-10 minutos. Se forma una superficie de color amarillo o marrón claro para detectar carburos y nitruros o una superficie de color naranja a rojo para detectar ferrita delta. Puede utilizarse HCl de 20-30 mℓ para los grados de aleación más altos; el tiempo de inmersión disminuye con HCl más alto.
* Solución madre: solución acuosa de Na2S2O3 saturada en frío.

Consejos de ataque de aceros al carbono

Dependiendo de la aleación y la aplicación, el objetivo del análisis puede variar. Algunos objetivos comunes del análisis son porosidad, contaminantes, estructura de grano, porcentaje de fase y mediciones dimensionales. Las mediciones dimensionales pueden tomarse y guardarse utilizando uno de los niveles inferiores de nuestro software OmniMet^®. Aunque para otras necesidades de análisis y exportación pueden ser necesarias versiones más avanzadas del software OmniMet.

Consejos para ensayos de dureza en aceros al carbono

Materiales de referencia para ensayos de dureza
	ASTM	ISO
Brinell	E10	6506
Rockwell	E18	6508
Vickers	E92,E384	6507
Knoop	E384	4545
Instrumentación	E2546	14577
Conversiones	E140	18265
ASM Manual ASM Volumen 8: Ensayos Mecánicos y Evaluación	Sección de ensayos de dureza

En Buehler, el equipo ofrecido está hecho para realizar al menos una de las siguientes escalas: Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop. Si se utiliza una escala previamente mencionada existen normas para el método de ensayo. Las normas como las que figuran en la tabla son buenos lugares para consultar el método de ensayo adecuado para las escalas. En ellas se describen los requisitos de los equipos, las muestras, los métodos de ensayo y otros aspectos que pueden ayudar a determinar la balanza correcta.

Las capacidades de los equipos varían en niveles de automatización y documentación. Algunas piezas están integradas con software de ensayo de dureza. Software como DiaMet de Buehler puede ayudar a probar las piezas de manera más eficiente, la precisión y la documentación de los resultados. Esto puede ser especialmente útil cuando una gran cantidad de indents se debe hacer en una parte.