TP 9 Materiales Metalicos UTN Haedo

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Es importante que la sección para micro/macro análisis sea extraída evitando deformaciones y daño térmico por lo que se deben utilizar medios de corte adecuadamente refrigerados. Por lo tanto, el primer paso consiste en definir correctamente el tipo de abrasivo de la hoja de corte, el nivel de velocidad y el refrigerante.

Si la extracción de muestras se realiza con soplete, se producirá daño térmico en la zona adyacente al corte hasta aproximadamente 10 – 15mm. La zona dañada tiene que eliminarse con un procedimiento de corte menos agresivo en el laboratorio metalográfico.

Se obtienen cupones cuyo tamaño será de hasta 120 x 60 x 45 mm. Si bien análisis macrográfico se utilizan muestras sin montar, luego pueden encapsularse en caliente o en frío para proceder al análisis micrográfico y obtener perfiles de dureza/microdureza.

b) Desbaste y pulido

Los ciclos de desbaste y pulido para soldaduras difieren poco de los utilizados para probetas no soldadas. La principal diferencia es que se necesita pulir un área mayor que la normal y el hecho de que la dureza varía a través de la probeta, por lo que se recomiendan métodos de preparación de superficies automáticos o semiautomáticos. El uso de equipo automático y/o semiautomático, permite obtener análisis microestructurales consistentes y reproducibles.

Una secuencia típica de desbaste y pulido se indica en la Tabla 1, donde se indican también los tiempos aproximados para cada una de las etapas.

Etapas

Consumibles

RPM

Tiempo estimado

Desbaste

Papel abrasivo CSi 120/180/240/329/400/600

240-300

Hasta obtener una superficie plana

Pulido

9μm

120-150

5 min

Pulido

3μm

120-150

4 min

Pulido

0,5μm

120-150

2 min

Tabla 1: Secuencia para la preparación de probetas metalográficas

Para aplicaciones donde se requiere un análisis microestructural detallado, se puede utilizar pulido electrolítico, previo desbaste hasta papel abrasivo 1200.

c) Observación y ataque

Normalmente se requieren dos niveles de inspección:

- Macro: con magnificaciones de hasta 50x con estereoscopios.

- Micro: con magnificación de hasta 1000x usando microscopio óptico.

Las probetas se examinan en la condición pulida (sin ataque) para identificar defectos tales como porosidad, falta de fusión, falta de penetración y especialmente distinto tipo de fisuras que pueden estar presentes tanto en el cordón como en la ZAC. También se puede detectar la presencia de inclusiones no metálicas asociadas con la operación de soldadura. Por ejemplo, escoria retenida en soldaduras multipasadas.

El proceso de pulido debe asegurar que se retienen todos los elementos microestructurales.

Con macroataque se identifican los límites de metal de aporte, zona afectada por el calor y pasadas múltiples. Con microataque se revelan los cambios de fase producidos durante la soldadura.

Se debe seleccionar un reactivo apropiado para la aleación. Los reactivos para revelar la microestructura de soldaduras en general son reactivos estándar.

Sin embargo, se debe tener en cuenta que el material de aporte puede tener composición diferente al metal base, por lo que un reactivo seleccionado para revelar la microestructura del metal base y la ZAC puede no revelar la microestructura del cordón, y viceversa. También es posible que alguna zona de interés resulte sobreatacada.

Los reactivos para macro y microataque en algunos casos son similares.

Actividades:

1) Observación de muestras en laboratorio

Observación de una muestra extraída de una tubería de transporte de gas, correspondiente a una soldadura helicoidal obtenida por arco sumergido de una pasada.

El proceso de soldadura por arco sumergido (SAW) se esquematiza en la Figura 4. Se trata de un proceso automático donde se vierte en forma continua fundente granular sobre el área de soldadura. El electrodo es un alambre desnudo que se alimenta automáticamente. El fundente, que se derrite alrededor del arco eléctrico, protege la soldadura y forma escoria. El fundente puede ser neutro o contener elementos de aleación. Se obtienen soldaduras de buena calidad y elimina la posibilidad de salpicaduras. Puede operar con CC o CA, pero sólo se puede utilizar en procesos automáticos en posición horizontal (o plana).

Figura 4: Esquema del proceso de soldadura por arco sumergido

La muestra metalográfica permite hacer observaciones sobre metal de soldadura, ZAC y metal base. En la Figura 5 se indican las zonas dónde se tomaron las micrografías.

Figura 5: Esquema identificando la zonas de la micrografías. Metal base: a;

Zona afectada por el calor (ZAC): b, c, f y g; Metal de aporte: d y e.

En todos los casos de procedió al pulido hasta pasta de diamante de 1μm, mientras que para revelar la microestructura, se le realizó un ataque con Nital 3%.

En la Figura 6 se observa la microestructura típica del cordón (zona d), donde se tiene grano dendrítico, que marca la dirección del enfriamiento, esencialmente ferrita (resto perlita).

Figura 6: Grano dendrítico, Ferrita (claro) + perlita (oscuro)

Aumento: x200. Nital 3% (zona d)

En la Figura 7 se observa la microestructura típica del metal solidificado en primer