Metodología Completa para la Preparación Metalográfica y el Estudio de Microestructuras

Introducción a la Metalografía

La metalografía es la ciencia que estudia las características microestructurales de un metal o aleación, relacionándolas con sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. Es una herramienta fundamental en el control de calidad y la investigación de materiales.

Fases de la Preparación Metalográfica

Los pasos esenciales a seguir para una correcta preparación metalográfica son los siguientes:

1. Corte metalográfico
2. Incluido metalográfico
3. Pulido metalográfico
4. Ataque químico
5. Observación microscópica

1. Corte Metalográfico

El corte de la muestra se realiza utilizando una sierra metalográfica. Este equipo está diseñado para cortar con un disco especial de corte por abrasión, mientras suministra un gran caudal de refrigerante. El uso constante de refrigeración es crucial, ya que evita el sobrecalentamiento de la muestra y, de este modo, no se alteran sus condiciones microestructurales originales.

2. Incluido Metalográfico

La muestra cortada se incluye en resina para facilitar su manipulación, su mejor tratamiento posterior y su almacenado seguro. La inclusión se puede realizar de dos maneras:

• Inclusión en frío: Se utilizan normalmente dos componentes, resina en polvo y un catalizador líquido. Este método es ideal para materiales sensibles al calor.
• Inclusión en caliente: Se realiza mediante una prensa incluidora que, a través de una resistencia interior, calienta la resina hasta que se funde y solidifica alrededor de la muestra.

3. Pulido Metalográfico

El pulido es el proceso mediante el cual se prepara la superficie del material para su observación. Este proceso se divide en varias fases:

Desbaste Grueso

En esta primera fase, se desbasta la superficie de la muestra con papel de lija de manera uniforme, utilizando lijas de granulometría decreciente de forma sucesiva. El objetivo es eliminar las marcas profundas del corte.

Desbaste Fino y Pulido Final

Se requiere obtener una superficie plana y libre de rayaduras. Esto se logra mediante una rueda giratoria húmeda cubierta con un paño especial cargado con partículas abrasivas (como diamante o alúmina).

El pulido se puede realizar sujetando la muestra con la mano o mediante un cabezal automático, el cual permite pulir varias muestras a la vez. Este cabezal ejerce una presión preconfigurada hacia el disco o paño de desbaste o pulido durante un tiempo concreto. Estos parámetros deben ser configurados rigurosamente según el tipo de material (dureza, estado inicial del pulido, etc.).

4. Ataque Químico

El ataque químico es necesario para revelar la microestructura del material, ya que la superficie pulida es demasiado reflectante. En general, el ataque se realiza por inmersión o por frotado con algodón embebido en el líquido escogido para la región a ser observada. Este proceso dura solo algunos segundos hasta que la estructura o el defecto sean revelados.

Uno de los reactivos más usados para la gran mayoría de los metales ferrosos es el Nital, una solución compuesta por ácido nítrico y alcohol.

5. Observación Microscópica

Para el examen metalográfico se utilizan dos tipos principales de instrumentos:

• Lupas estereoscópicas: Favorecen la profundidad de foco y permiten una visión tridimensional del área observada. Sus aumentos suelen variar de 5X a 64X.
• Microscopio metalográfico: Es el principal instrumento para la realización de un examen detallado. Con él es posible examinar una muestra con aumentos que varían entre 50X y 2000X, permitiendo la identificación de fases, límites de grano y defectos estructurales.