Hierro Fundido
Soluciones de preparación metalográfica por material
Utilice esta guía para obtener consejos sobre cómo empezar a realizar la preparación metalográfica y el análisis de hierro fundido. Se incluyen consejos para conseguir los mejores resultados para su aplicación metalográfica.
Aspectos a tener en cuenta al trabajar con materiales de fundición
Consejos de corte de materiales de fundición
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: cortadoras abrasivas y de precisión.
Consejos para el corte abrasivo
Los 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 compuesta en su totalidad por abrasivo unido por una resina. Con el uso, Los discos van reduciendo su tamaño hasta que ya no pueden cortar. Entonces se puede colocar un nuevo disco 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 que se va 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 un disco de aglomerante más duro, lo que prolonga la vida útil de la disco.
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 un disco 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 están utilizando. En el borde exterior hay una sección donde el abrasivo se ha unido con la aleación metálica y si se cuida corrctamente puede durar más que una caja de discos abrasivos. 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 una 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 materiales de fundición
El montaje también protege y preserva 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 Los fuentes más comunes de efectos perjudiciales. Los temperaturas en torno a 350oF y Los presiones en torno a 4000 PSI son comunes para el montaje por compresión en caliente.
La geometría y Los propiedades de la muestra pueden determinar el método adecuado para el montaje de muestras ferrosas. Utilice el montaje en molde cuando Los muestras sean delgadas o se deformen con facilidad. Estas muestras tienden a ser sensibles a Los altas presiones. Si Los muestras no son sensibles a la presión, el montaje por compresión en caliente puede ahorrar tiempo y dinero.
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.
Materiales de fundición Consejos de desbaste y pulido para todos los métodos
El hierro puro y los aceros inoxidables austeníticos son difíciles de preparar sin rasguños ni deformaciones. Después del desbaste y pulido mecánicos, un paso vibratorio utilizando un paño dentado con MasterPrep® puede mejorar el acabado superficial.
Los hierros fundidos pueden requerir tiempos más largos que los indicados en la tabla. Si persisten los problemas, puede solucionarse ampliando la duración de los pasos de pulido.
El uso del sistema de dosificación Burst de Buehler puede conservar los diamantes y mejorar la consistencia.
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 tamaños de muestra diferentes, utilice nuestra calculadora de conversión de cargas para determinar la carga correcta para su aplicación.
| Procedimiento de desbaste y pulido de hierro fundido | ||||
|---|---|---|---|---|
| Superficie | Cargas [N] | Velocidad Base [rpm] | Rotación Relativa | Tiempo |
| CarbiMet® grano 320 | 5 [22] | 300 rpm |
 | Until Plane |
| TexMet® C con 9um MetaDi® Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
 | 5:00 |
| Trident con 3um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
| 4:00 |
| MicroCloth® con 0.05um MasterPrep® Alumina | 5 [22] | 150 rpm |
| 2:00 |
 = Plato  = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee | ||||
Consejos para el grabado de materiales de hierro fundido
| 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 para el grabado de materiales de hierro fundido
Dependiendo de la aleación y de la aplicación, el objetivo del análisis puede variar. Algunos objetivos comunes del análisis para el hierro fundido son el porcentaje de fase y la clasificación del grafito en el hierro, el tamaño del grano y los índices de inclusión en el acero. El software OmniMet® permite realizar estos análisis de acuerdo con las normas ASTM. 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 la prueba de dureza de materiales de hierro fundido
| 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 |
| 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 prueba. Las normas como las que figuran en la tabla son buenos lugares para consultar el método de ensayo adecuado para las escalas. En ellos 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 indentaciones se debe hacer en una parte.
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