TITANIO Y ALEACIONES DE TITANIO
Soluciones de preparación metalográfica por material
Utilice esta guía para obtener consejos sobre por dónde empezar cuando realice la preparación metalográfica y el análisis de titanio y aleaciones de titanio. Se incluyen consejos para conseguir los mejores resultados para su aplicación metalográfica.
Aspectos a tener en cuenta al trabajar con titanio y aleaciones de titanio
El titanio es un material resistente a la abrasión y difícil de preparar. Las aleaciones de titanio no plantean tantos problemas como su homólogo puro. Es importante minimizar al máximo los daños durante los pasos de preparación. Debido a su resistencia a la abrasión, el desbaste y el seccionado pueden llevar más tiempo que con otros materiales.
Un paso de pulido vibratorio con MasterMet® con un componente de pulido de ataque puede ser útil para crear una superficie sin arañazos para el titanio y las aleaciones de titanio. Las opciones de pulido de ataque pueden encontrarse en la sección de desbaste y pulido de esta página.
Consejos para el corte de titanio y aleaciones de titanio
Todos los cortes deben 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, como las fracturas, pueden penetrar profundamente en la estructura y alargar los pasos posteriores de preparación. Se ofrecen dos tipos principales de herramientas de corte: 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 conducir a una tasa de desgaste inadecuada y posiblemente alterar la microestructura existente. Un disco abrasivo está compuesto 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 una nueva unidad en el equipo de seccionamiento para realizar cortes adicionales.
El tamaño de la disco abrasivo también afecta a los parámetros de corte. Los discos más grandes y gruesos eliminan más material, pero también generan más calor que una disco más fina. Para reducir el calor producido por las discos deben reducirse las velocidades de avance.
Los discos abrasivos para titanio se fabrican con un aglomerante relativamente blando y un abrasivo de carburo de silicio duro. De este modo, se garantiza la disponibilidad continua de abrasivo nuevo para el corte.
| Disco abrasivo recomendado para titanio y aleaciones de titanio | |||
|---|---|---|---|
| 254 mm (10 in) | 305 mm (12 in) | 356 mm (14 in) | 406 mm (16 in) |
| 102507P 1,5 mm [0,06 pulg.] | 103007P 2 mm [0,079 pulg.] | 103507P 2,5 mm [0,098 pulg.] | 12-5645-010 1,9 mm [0,075 pulg.] |
Consejos de corte de precisión
Los discos de precisión se utilizan en la preparación metalográfica del titanio 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 correctamente puede durar más que una caja de discos abrasivos. Los discos wafering se pueden utilizar con titanio 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).
Otras ventajas de utilizar un disco de precisión son 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. Se pueden utilizar cuando la posibilidad de que las 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).
Los discos de precisión 15HC son una forma eficaz de seccionar componentes de titanio con una sierra de precisión. Los discos abrasivos pueden ser una alternativa a las discos de precisión 15HC. Cuando se utilizan discos abrasivos hay que tener en cuenta algunas cosas. La limpieza del depósito de recirculación tendrá que hacerse con más frecuencia, se recomienda el depósito de recirculación externo cuando se utilice el IsoMet High Speed. El diámetro de los discos abrasivos se reduce a medida que la disco se desgasta al cortar. Esto deberá tenerse en cuenta al configurar un corte.
| Discos de precisión recomendados para titanio y aleaciones de titanio | ||||
|---|---|---|---|---|
| 127 mm (5 in) | 178 mm (7 in) | Abrasivo 178 mm (7 in) | 203 mm (8 in) | Piedra de limpieza |
| 11-4245 0,4 mm [0,015 pulg.] | 11-4247 0,6 mm [0,025 pulg.] | 11-4217 0,75 mm [0,030 pulg.] | 11-4248 0,9 mm [0,035 pulg.] |
11-1190
11-2490 |
Consejos de montaje para titanio y aleaciones de titanio
Un propósito secundario es proteger y preservar 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 4200 PSI son habituales 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 de aluminio. 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.
Para microscopía electrónica, ProbeMet puede ser el medio conductor que está buscando. Si interesa el contenido de cobre en la muestra, KonductoMet® es una alternativa conductiva a ProbeMet.
Una selección cuidadosa puede garantizar que el material satisfaga 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 de la muestra y la viscosidad de los acrílicos 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.
Si los hidruros son un tema de interés, entonces los métodos de montaje con una temperatura más baja, una opción de medios fundidos como EpoxiCure® es una opción adecuada.
Consejos de desbaste y pulido de titanio y aleaciones de titanio para todos los métodos
El titanio es un material resistente a la abrasión. Los tiempos necesarios para el seccionado, desbaste y pulido son más largos que los observados cuando se trabaja con materiales más blandos. Si utiliza papel de carburo de silicio, cambie el papel con frecuencia (1-2 minutos) para garantizar un desbaste eficaz.
En algunos casos, para obtener mejores resultados al pulir, se puede utilizar un agente de pulido de ataque con el paso final. Dos opciones utilizadas para agentes de pulido de ataque son:
- 1 parte de peróxido de hidrógeno (concentración del 30%) por 5 partes de suspensión final de sílice coloidal MasterMet®.
- 1 parte de solución de persulfato de amonio (10 gramos por 100mL de agua destilada) por 5 partes de suspensión final de sílice coloidal MasterMet.
Al utilizar agentes de pulido de ataque es importante llevar el EPP adecuado para protegerse de los productos químicos utilizados.
El uso del sistema de dosificación Burst de Buehler puede conservar los diamantes y mejorar la consistencia.
La tasa ideal para el sistema de dispensación 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 plato 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 de desbaste y pulido de titanio y aleaciones de titanio | ||||
|---|---|---|---|---|
| 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 |
 | 10:00 |
| ChemoMet® con MasterMet® Sílice Coloidal* | 5 [22] | 150 rpm |
| 10:00 |
 = Plato  = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee | ||||
| *Puede utilizarse pulimento de ataque, 1 parte de solución de persulfato de amonio (10 g de persulfato de amonio por 100 mL de agua destilada) o 1 parte de peróxido de hidrógeno al 30% por 5 partes de sílice. | ||||
Consejos para el ataque de titanio y aleaciones de titanio
| Tabla 20.4: Metales refractarios - Ti, Zr, Hf, Cr, Mo, Re, Nb, Ta, W y V | |
|---|---|
| Composición | Comentarios |
| 100mℓ agua 1-3mℓ HF 2-6mℓ HNO3 | Reactivo de Kroll para aleaciones de Ti. Frotar la muestra 3-10 segundos o sumergir la muestra 10-30 segundos. |
| 200mℓ agua 1mℓ HF | Para Ti, Zr y aleaciones. Frotar o sumergir la muestra. Pueden utilizarse concentraciones más altas, pero son propensas a problemas de tinción. |
| 30mℓ ácido láctico 15mℓ HNO3 30mℓ HF | Para aleaciones de Ti. Frotar la muestra hasta 30 segundos. Se descompone, no almacenar. Bueno para aleaciones alfa-beta. |
| 30mℓ HCl 15mℓ HNO3 30mℓ HF | Para Zr, Hf y aleaciones. Frotar la muestra 3-10 segundos o sumergir la muestra hasta 2 minutos. |
| 45mℓ H20 (H2O2 o glicerol) 45mℓ HNO3 8-10mℓ HF | Pulimento y ataque químico de Cain para Hf, Zr y aleaciones. Puede diluir la solución acuosa con 3-5 partes de agua para teñir la estructura (muestra de hisopo) después del pulido químico. Pulir y atacar químicamente la muestra con un hisopo durante 5-20 segundos. Utilizar luz polarizada. |
| 60mℓ HCl 20mℓ HNO3 | Aqua regia. For Cr and alloys. Immerse or swab specimen up to 1 minute. Use under a hood with care, do not store. |
| 30mℓ HCl 45mℓ glicerol 15mℓ HNO3 | Odificado "Glyceregia"". Para Cr y aleaciones. Sumergir la probeta hasta unos minutos. |
| 100mℓ agua 10g KOH o NaOH 10g K3Fe(CN)6 | Reactivo de Murakami. Para Cr, Mo, Re, Ta-Mo, W, V y aleaciones. Utilizar fresco, puede sumergir la muestra hasta 1 minuto. |
| 70mℓ agua 20mℓ H2O2 (30%) 10mℓ H2SO4 | Para aleaciones de Mo. Sumergir la muestra 2 minutos. Lavar con agua y secar; la inmersión produce colores, el frotado produce ataque de los límites del grano. |
| 10-20mℓ glicerol 10mℓ HNO3 10mℓ HF | Para aleaciones de Mo y Mo-Ti. Sumergir la probeta hasta 5 minutos. |
| 100mℓ agua 5g K3Fe(CN)6 2g KOH | Para aleaciones Mo-Re. Utilizar a 20°C [68°F] por inmersión. |
| 50mℓ ácido acético 20mℓ HNO3 5mℓ HF | Para Nb, Ta y aleaciones. Frotar la muestra con un hisopo 10-30 segundos. |
| 50mℓ agua 14mℓ H2SO4 5mℓ HNO3 | Reactivo DuPont Nb. Para aleaciones de Nb-Hf y Nb. |
| 50mℓ agua 50mℓ HNO3 1mℓ HF | Para aleaciones Nb-Zr y Nb-Zr-Re. Muestra de hisopo. |
| 30mℓ ácido láctico 10mℓ HNO3 5mℓ HF | Para aleaciones Re y W-Re. Muestra de hisopo. |
| 10mℓ HF 10mℓ HNO3 10-30mℓ glicero | Para V y aleaciones; ataque de límite de grano para aleaciones Ta. Muestra de hisopo. Se utilizan partes iguales para Ta y aleaciones con alto contenido en Ta. |
| 100mℓ agua 50mℓ etanol 2g NH4HF2 | Ataquer Weck modificado. Buen ataquer para Ti y aleaciones de Ti para revelar la estructura de grano. Se utiliza por inmersión de la muestra hasta que la superficie de la muestra se colorea, normalmente alrededor de 15-25 segundos. La formación de la película fina de color es más uniforme si se agita suavemente la muestra durante el proceso de ataque. Los artefactos de ataque producidos pueden eliminarse utilizando sólo 25mℓ de etanol. |
Consejos para la obtención de imágenes de titanio y aleaciones de titanio
Dependiendo de la aleación y la aplicación, el objetivo del análisis puede variar. Algunos objetivos comunes de análisis para el titanio son el tamaño de grano, el porcentaje de fase y los recubrimientos. Tanto si se trata de mediciones básicas como de técnicas de análisis más avanzadas, el software OmniMet® es la herramienta ideal para las necesidades de captura de imágenes.
Consejos para ensayos de dureza de titanio y aleaciones de titanio
| 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 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.
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