ANÁLISIS MICROESTRUCTURAL DE LOS ACEROS INOXIDABLES AISI 316, 420 Y 430 UTILIZANDO LA TÉCNICA DE METALOGRAFÍA A COLOR
advertisement
ANÁLISIS MICROESTRUCTURAL DE LOS ACEROS INOXIDABLES AISI 316, 420 Y 430 UTILIZANDO LA TÉCNICA DE METALOGRAFÍA A COLOR LAURA VIVIANA HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ DANIEL ALBERTO ROMERO MUÑOZ UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ 2016 ANÁLISIS MICROESTRUCTURAL DE LOS ACEROS INOXIDABLES AISI 316, 420 Y 430 UTILIZANDO LA TÉCNICA DE METALOGRAFÍA A COLOR LAURA VIVIANA HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ DANIEL ALBERTO ROMERO MUÑOZ TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO TUTOR LUIS HERNANDO CORREA MURILLO INGENIERO MECÁNICO UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ 2016 2 Nota de Aceptación ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ _______________________ Presidente Jurado ______________________ Firma del Jurado ______________________ Firma del Jurado 3 TABLA DE CONTENIDO 1. RESUMEN............................................................................................................................... 12 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 13 3. OBJETIVOS ............................................................................................................................ 14 3.1 OBJETIVOS GENERALES ........................................................................................... 14 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................ 14 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................... 15 5. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................... 16 6. ESTADO DEL ARTE ............................................................................................................. 17 6.1 ESTUDIOS EXISTENTES ............................................................................................ 17 6.1.1 Técnica De Metalografía A Color Aplicada A Un Acero Inoxidable 316. ....... 17 6.1.2 Análisis de Aceros Inoxidables Austeníticos...................................................... 17 6.1.3 Metalografía a color en Aleaciones Al-Si comerciales. Optimización de las técnicas de caracterización microestructural mediante microscopía de reflexión. ...... 17 6.1.4 Color Metallography. .............................................................................................. 18 6.1.5 Characterization of the Weld Structure in a Duplex Stainless Steel Using Color Metallography. .............................................................................................................. 18 6.1.6 Metalografía en color de los aceros inoxidables mediante la técnica de ataque coloreado ( ................................................................................................................. 18 7. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 19 7.1 DEFINICIÓN DE METALOGRAFÍA ............................................................................ 19 7.1.1 Análisis de la técnica metalográfica. ................................................................... 19 7.1.2 Observación microscópica .................................................................................... 20 7.2 TIPOS DE METALOGRAFÍAS ..................................................................................... 21 7.3 METALOGRAFÍA EN COLOR MEDIANTE TÉCNICA DE ATAQUE COLOREADO 21 7.4 ACEROS INOXIDABLES .............................................................................................. 25 7.4.1 Aceros inoxidables Austeníticos .......................................................................... 28 7.4.2 Aceros inoxidables Martensíticos ........................................................................ 29 7.4.3 Aceros inoxidables Ferríticos ............................................................................... 29 7.5 TRATAMIENTOS TÉRMICOS ..................................................................................... 30 7.5.1 Temple ..................................................................................................................... 30 7.5.2 Recocido .................................................................................................................. 31 4 7.6 MICRODUREZA ............................................................................................................. 32 7.7 Microscopio Electrónico de Barrido (MEB)................................................................. 34 7.8 FRACCIÓN VOLUMÉTRICA ........................................................................................ 36 7.9 NORMAS RELACIONADAS ......................................................................................... 38 METODOLOGÍA .................................................................................................................... 39 8. 8.1 Materiales y equipos: ..................................................................................................... 39 8.2 Tratamientos Requeridos .............................................................................................. 40 8.3 Preparación de las Muestras ........................................................................................ 41 8.4 Ataque químico ............................................................................................................... 43 8.5 Observación microscópica ............................................................................................ 43 RESULTADOS Y ANÁLISIS................................................................................................ 44 9. 9.1 OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA ............................................................................. 44 9.1.1 AISI 316 ................................................................................................................... 44 9.1.2 AISI 420 ................................................................................................................... 52 9.1.3 AISI 430 ................................................................................................................... 58 9.2 MICRODUREZA DE FASES ........................................................................................ 61 9.2.1 MICRODUREZA AISI 316 .................................................................................... 62 9.2.2 MICRODUREZA AISI 420 .................................................................................... 63 9.2.3 MICRODUREZA AISI 430 .................................................................................... 65 9.3 MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE BARRIDO ....................................................... 66 9.3.1 MEB AISI 316 ......................................................................................................... 66 9.3.2 MEB AISI 420 ......................................................................................................... 69 9.3.3 MEB AISI 430 ......................................................................................................... 76 9.4 FRACCIÓN VOLUMÉTRICA ........................................................................................ 78 9.4.1 AISI 316 ................................................................................................................... 79 9.4.2 AISI 420 ................................................................................................................... 83 9.4.3 AISI 430 ................................................................................................................... 87 10. PRESUPUESTO Y FUENTES DE FINANCIACIÓN .................................................... 89 11. CRONOGRAMA................................................................................................................. 90 12. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 91 13. RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 93 14. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 95 5 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Estructura de grano Octahedrite fino de la Gabaón meteorito .............. 22 Figura 2: Ferrita en 7 Mo PLUS placa de acero inoxidable dúplex revelado usando el reactivo de Beraha ( 85 ml agua , 15 ml de HCl , 1 g K2S2O5 ) ....................... 22 Figura 3: FCC estructura de grano maclado de la partida de acero inoxidable 302 de calidad de encargo reveló usando el reactivo B1 de Beraha ........................... 23 Figura 4: Listón estructura de grano martensita de sobre-austenizado ............... 23 Figura 5: Diagrama esquemático de la interferencia de aire de película de metal ............................................................................................................................... 24 Figura 6: El acero inoxidable forma una capa de óxido de cromo. b) Cuando es rayado, esta película protectora es removida. c) La capa protectora es restaurada ............................................................................................................................... 26 Figura 7: Diagrama de equilibrio Fe-Cr. Tomada de: Metalografía, aceros inoxidables ............................................................................................................ 27 Figura 8: Diagrama Fe-Cr-Ni a temperatura ambiente ......................................... 27 Figura 9: Diagrama simplificado de fases del sistema binario hierro-carbono ..... 28 Figura 10: Perfil de calentamiento y enfriamiento utilizado en los aceros ............. 32 Figura 11: Huella impresa sobre la superficie ....................................................... 33 Figura 12: Microdurómetro Vickers CV400DTS .................................................... 33 Figura 13: Prueba de microdureza Vickers ........................................................... 34 Figura 14: Configuraciones de rejilla para fracción volumétrica ........................... 37 Figura 15: Proceso de enfriamiento en aceite (1040°C) ....................................... 41 Figura 16: Proceso de preparación de la probeta, desbaste manual. ................... 42 Figura 17: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Temple Y Recocido a 1040 ºC en un AISI 316.. ....................................................................................... 44 Figura 18: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 en estado de entrega (normalizado) a 200 y 500 aumentos respectivamente... .................... 45 Figura 19: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en agua a) 200 aumentos, b) 500 aumentos con el reactivo de Berahá B1... ........................................................................................ 45 6 Figura 20: Metalografias Obtenidas de unas Barra de Acero Inoxidable Austenítico 316 Bajo tratamiento térmico de sensitizacion a 500 ºC y 600ºC respectivamente durante 2 horas... ................................................................................................... 46 Figura 21: Diagrama TTT modificado con el proceso de temple en agua para un AISI 316... .............................................................................................................. 46 Figura 22: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en agua a 900°C, 500 aumentos... ........................ 47 Figura 23: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en aire a) 200 aumentos empleando el ataque químico B1, b) 500 aumentos con ataque químico I... ........................................... 48 Figura 24: Diagrama TTT modificado con el proceso de temple en aire para un AISI 316... .............................................................................................................. 48 Figura 25: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en aire a 900°C, 500 aumentos ............................ 49 Figura 26: Microestructura bifásica - Aparición de martensita (agujas sombras) en una matriz austenítica... ......................................................................................... 49 Figura 27: Deformación de Bain... ........................................................................ 50 Figura 28: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de recocido a) 500 aumentos utilizando reactivo Berahá B1 b) 500 aumentos reactivo I... ...................................................................................... 50 Figura 29: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de recocido a 900°C, 500 aumentos.... .................................. 51 Figura 30: Diagrama TTT modificado con el proceso de Recocido para un AISI 316... ...................................................................................................................... 51 Figura 31: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 en Estado Entrega a) 100 aumentos utilizando reactivo Berahá I, b) 500 aumentos con reactivo Berahá II... ................................................................................................ 52 Figura 32: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aceite a) 100 aumentos utilizando reactivo Berahá I, b) 1000 aumentos con reactivo Berahá B1... ...................................................................... 52 Figura 33: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aceite a 500 aumentos utilizando reactivo Berahá I... ........ 53 Figura 34: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Modificado. Temple a 1000 ºC en un AISI 420.... ..................................................................................... 54 Figura 35: Estructura Martensitica. Tomado de: Aceros Inoxidables Austeníticos Endurecidos por Deformación en Frio para Aplicaciones Estructurales.... ............ 54 7 Figura 36: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aire a) 100 aumentos y, b) 500 aumentos con reactivo Berahá I.... ............................................................................................................. 55 Figura 37: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aire a 500 aumentos utilizando el reactivo Berahá II.... ..... 55 Figura 38: Proyección del diagrama ternario Fe-Cr-C modificado para un acero inoxidable martensítico.... ...................................................................................... 56 Figura 39: Diagrama TTT para Acero AISI 420, curvas de enfriamiento continuo.... ............................................................................................................................... 56 Figura 40: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Recocido a) 500 aumentos con reactivo Berahá I, b) 1000 aumentos con reactivo Berahá II..... ....................................................................................... 57 Figura 41: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Recocido a 880 ºC en un AISI 420..... ....................................................................................................... 57 Figura 42: Recocido de una acero inoxidable 420..... ........................................... 58 Figura 43: Metalografía obtenida de una lámina de acero AISI 430 en estado entrega a) 200 aumentos con reactivo Berahá B1, b) 500 aumentos con reactivo Berahá I...... ........................................................................................................... 58 Figura 44: Metalografía obtenida de una lámina de acero AISI 430 bajo Tratamiento Térmico de Recocido a) 200 aumentos con reactivo Berahá B1, b) 500 aumentos con reactivo Berahá I....... .............................................................. 59 Figura 45: Diagrama TTT para un acero AISI 430....... ......................................... 60 Figura 46: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Recocido a 850 ºC en un AISI 430....... ..................................................................................................... 60 Figura 47: Acero Inoxidable AISI 430 Recocido a 788ºC....... ............................... 61 Figura 48: Huella impresa sobre la superficie de un acero AISI 316....... ............. 62 Figura 49: Gráfico de microdureza para un acero AISI 430....... ........................... 63 Figura 50: Huella impresa sobre la superficie de un acero AISI 420....... ............. 63 Figura 51: Gráfico de microdureza para un acero AISI 420....... ........................... 64 Figura 52: Gráfico de microdureza para un acero AISI 430....... ........................... 65 Figura 53: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 316 Estado Entrega 1000 Aumentos....... ........................................................................................................ 66 Figura 54: Espectro 316 Estado Entrega....... ....................................................... 67 Figura 55: Espectro 316 Recocido....... ................................................................. 68 Figura 56: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Estado Entrega....... ...... 69 8 Figura 57: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Estado Entrega....... ...... 69 Figura 58: Espectro 420 Estado Entrega....... ....................................................... 70 Figura 59: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Recocido....... ................ 71 Figura 60: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Recocido....... ................ 71 Figura 61: Espectro 420 bajo tratamiento de Recocido....... ................................. 72 Figura 62: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Templado en Aceite....... ............................................................................................................................... 73 Figura 63: Espectro 420 Temple en Aceite....... .................................................... 73 Figura 64: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Temple en Aire....... ...... 74 Figura 65: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Temple en Aire....... ...... 74 Figura 66: Espectro 420 Temple en Aire............................................................... 75 Figura 67: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 430 Estado Entrega....... ...... 76 Figura 68: Espectro 430 Estado Entrega....... ....................................................... 76 Figura 69: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 430 Recocido....... ................ 77 Figura 70: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 430 Recocido....... ................ 77 Figura 71: Espectro 430 Estado Recocido....... ..................................................... 78 Figura 72: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 316 Temple Agua 200x...... ........................................................................................................ 79 Figura 73: Fracción Volumétrica 316 Temple en Agua 200x....... ......................... 80 Figura 74: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 316 Temple Aire 200x....... ......................................................................................................... 81 Figura 75: Fracción Volumétrica 316 Temple Aire 200x....... ................................ 81 Figura 76: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 316 Recocido 200x....... ................................................................................................................ 82 Figura 77: Fracción Volumétrica 316 Recocido 200x....... ..................................... 82 Figura 78: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Recocido 1000x....... .............................................................................................. 83 Figura 79: Fracción Volumétrica 420 Recocido a 1000x....... ................................ 84 Figura 80: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Temple en Aceite 500x....... ................................................................................... 84 Figura 81: Fracción Volumétrica 420 Temple en Aceite 500x....... ........................ 85 Figura 82: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Temple en Aire 500x....... ....................................................................................... 85 9 Figura 83: Fracción Volumétrica 420 Temple en Aire 500x....... ........................... 86 Figura 84: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Estado Entrega 500x....... ...................................................................................... 86 Figura 85: Fracción Volumétrica 420 Estado Entrega 500x....... ........................... 87 Figura 86: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 430 Estado Entrega 500x.......................................................................................................... 87 Figura 87: Fracción Volumétrica 430 Estado Entrega 500x....... ........................... 87 Figura 88: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 430 Recocido 500x ...................................................................................................................... 88 Figura 89: Fracción Volumétrica 430 Recocido 500x....... ..................................... 88 10 LISTA DE TABLAS Tabla 1: Directrices para la selección del tamaño de la rejilla ............................... 38 Tabla 2: Composición Química (%) de los Aceros Inoxidables 316 ...................... 39 Tabla 3: Composición Química (%) de los Aceros Inoxidables 420 ...................... 39 Tabla 4: Composición Química (%) de los Aceros Inoxidables 430 ...................... 40 Tabla 5: Resumen de Tratamientos térmicos realizados en los aceros inoxidables AISI 316, 420 y 430 ............................................................................................... 41 Tabla 6: Valores de microdureza para un acero AISI 316 ..................................... 62 Tabla 7: Valores de microdureza para un acero AISI 420 ..................................... 64 Tabla 8: Valores de microdureza para un acero AISI 430 ..................................... 65 Tabla 9: Composición Química AISI 316 Estado Entrega ..................................... 66 Tabla 10: Composición Química AISI 316 Recocido ............................................. 67 Tabla 11: Composición Química AISI 316 Temple en Aire ................................... 68 Tabla 12: Composición Química AISI 420 Estado Entrega ................................... 70 Tabla 13: Composición Química AISI 420 Recocido ............................................. 72 Tabla 14: Composición Química AISI 420 Temple en Aceite ................................ 74 Tabla 15: Composición Química AISI 420 Temple en Aire ................................... 75 Tabla 16: Composición Química AISI 430 Estado Entrega ................................... 77 Tabla 17: Composición Química AISI 430 Recocido ............................................ 78 Tabla 18: Presupuesto y fuentes de financiación ................................................. 89 Tabla 19: Cronograma de actividades .................................................................. 90 11 1. RESUMEN El presente documento tiene como objetivo dar a conocer el trabajo desarrollado para obtener el título de Ingeniería Mecánica, el cual consistió en realizar un análisis microestructural a los aceros inoxidables AISI 316, 420 y 430 utilizando una técnica de metalografía a color. Con este método de metalografía a color se pretende identificar y cuantificar, por el contraste del color, las diversas fases y constituyentes presentes en la microestructura de estos aceros, proceso que se apoya con una estimación de fracciones o volumen de dichos constituyentes además de un estudio de microdureza de fases y microscopía electrónica de barrido; La técnica consiste en colocar una película de interferencia en la superficie del material utilizando el reactivo de ataque coloreado, la cual da paso a la revelación de fases secundarias que pueden evidenciarse mediante el análisis de imagen. Con el fin de lograr este objetivo se hizo un estudio de antecedentes de la técnica, lo denominado en este texto como estado del arte, para evidenciar la diferencia que existe entre este procedimiento y el procedimiento de metalografía convencional; posteriormente se realiza el debido alistamiento de las muestras de los aceros inoxidables y se preparan los reactivos necesarios para la revelación de la microestructura teniendo en cuenta la teoría de diferentes autores. 12 2. INTRODUCCIÓN Una aleación es una combinación, de propiedades metálicas que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal, sus propiedades físicas y químicas son, en general, similares a la de los metales, sin embargo, las propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad, entre otras, pueden ser muy diferentes, de ahí el interés que despiertan estos materiales. La demanda e interés por las aleaciones conlleva a la mejora y optimización permanentes de las técnicas de caracterización metalográfica, debido a que esto permite tener un control de la calidad en los materiales y es una gran herramienta para nuevas investigaciones metalúrgicas. La metalografía en color permite la identificación y cuantificación, por el contraste de color, de diversas fases y constituyentes presentes en la microestructura de una gran diversidad de aleaciones. Es una técnica que se ha venido empleando hace varios años con el fin de facilitar el reconocimiento microestructural logrando extraer mayor información de ella. Durante el desarrollo del presente proyecto se toma como objetivo el estudio metalográfico a color para acero inoxidables 316, 420 y 430 de una manera detallada y comparativa con los procesos tradicionales (basados en el tratamiento de imágenes a niveles de grises donde se pierde reflectividad cromática), debido a que es una técnica poco empleada o abordada en el estudio de los materiales. 13 3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVOS GENERALES Analizar la microestructura de los aceros inoxidables AISI 316, 420 y 430, en estado de entrega y tratados térmicamente, mediante técnicas metalográficas a color. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Preparar los reactivos necesarios para efectuar el ataque químico requerido en la técnica de metalografía a color. Realizar tratamientos térmicos a cada uno de los aceros inoxidables, de acuerdo a lo recomendado por el proveedor. Visualizar las fases que se encuentran en los aceros inoxidables AISI 316, 420 y 430 mediante el procedimiento de metalografía a color. Efectuar un estudio de microdureza de fases y microscopía electrónica de barrido en los aceros inoxidables AISI 316, 420 y 430 después de aplicar la técnica de metalografía a color. Evaluar cualitativamente la microestructura en los tres aceros a nivel de tamaño de grano, estimando las fracciones o volúmenes de los componentes microestructurales basados en la norma ASTM E562. Comparar las técnicas de metalografía tradicionales con los resultados obtenidos en los tres aceros inoxidables teniendo en cuenta su clasificación y diferentes tratamientos térmicos aplicados. 14 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Analizando la necesidad de actualización tecnológica, de mejoras y optimización permanente de las técnicas de caracterización metalográfica, se encuentra la oportunidad de continuar trabajando con la técnica de metalografía a color debido a que en Colombia se han realizado pocos estudios al respecto, además, la mayoría de los métodos usados o tradicionales no permiten un análisis detallado de la evolución microestructural de las fases presentes o la revelación de algunas características, por ésta razón se utilizará la técnica de metalografía a color optimizando el ataque químico, un estudio de microdureza de fases y microscopía electrónica de barrido para obtener un análisis más profundo en la caracterización de la microestructura, apoyando dicho estudio con el uso de la norma ASTM E562. El conocimiento y experiencia de las personas encargadas de la investigación en procesos de análisis de microestructuras serán fundamentales para dar un buen desarrollo al cumplimiento de los objetivos. 15 5. JUSTIFICACIÓN Un acero inoxidable se define como una aleación de acero con un mínimo del 10% de cromo contenido, además de involucrar otros metales como níquel o molibdeno, es una combinación de propiedades metálicas que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal, sus propiedades físicas y químicas son generalmente similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad, entre otras, pueden ser muy diferentes, de ahí el interés que despiertan estos materiales. La demanda e interés por las aleaciones conlleva a la mejora y optimización permanentes de las técnicas de caracterización metalográfica, debido a que esto permite tener un control de la calidad en los materiales y es una gran herramienta para nuevas investigaciones metalúrgicas. La metalografía en color ha permitido la identificación y cuantificación, por el contraste de color, de diversas fases y constituyentes presentes en la microestructura, así como una evaluación cualitativa de la misma. Durante el desarrollo del presente proyecto se toma como objetivo darle continuidad al estudio de la técnica de metalografía a color aplicada en un acero inoxidable AISI 316 (grupo austenítico), realizando una optimización del ataque químico, y usarla en los acero inoxidables AISI 420 (grupo martensítico) y AISI 430 (grupo ferrítico ), esto se apoyará con un estudio de microdureza de fases, microscopía electrónica de barrido y aplicación de la norma ASTM E562, con el fin de realizar una estimación de las fracciones o volumen de los constituyentes microestructurales además de evidenciar claramente las fases presentes en los aceros mencionados sin dejar de lado la comparación con las técnicas metalográficas tradicionales (basados en el tratamiento de imágenes a niveles de grises donde se pierde reflectividad cromática) debido a que es una técnica poco empleada o abordada en el estudio de los materiales. 16 6. ESTADO DEL ARTE 6.1 ESTUDIOS EXISTENTES 6.1.1 Técnica De Metalografía A Color Aplicada A Un Acero Inoxidable 316. Este artículo realizó un primer análisis microestructural utilizando la técnica de metalografía a color sobre un acero inoxidable 316, donde se logró la identificación apropiada de las fases y la revelación de la estructura del grano a pesar de que los aceros inoxidables son de difícil grabado en comparación con otros materiales. Se realizó una comparación del material bajo las mismas condiciones de preparación y tratamiento térmico pero con técnicas metalográficas distintas y se evidenció una gran diferencia entre la metalografía tradicional y la técnica de ataque en color, permitiendo la identificación de inclusiones y fases que anteriormente no era posible con el ataque químico a blanco y negro sobre un material. (Laura Hernández, 2014) 6.1.2 Análisis de Aceros Inoxidables Austeníticos. En este proyecto se analizaron aceros de la serie AISI 300, sometidos a tratamiento térmico de recocido, éstas probetas fueron calentadas a 850 ºC durante 1 hora y posteriormente enfriadas en el horno, posteriormente las probetas se ensayaron bajo el método de microdureza Vickers y se sometieron a un ensayo metalográfico con microscopio óptico. Finalmente se concluye que la microestructura, es decir, el tamaño de grano, la distribución de los mismos y la composición de las fases, tienen una relación directa con las características mecánicas del material. la dureza de todas las probetas disminuye al ser sometidas al tratamiento térmico y esto es consecuencia directa del aumento del tamaño de grano y un menor número de maclas. (Borja, 2014) 6.1.3 Metalografía a color en Aleaciones Al-Si comerciales. Optimización de las técnicas de caracterización microestructural mediante microscopía de reflexión. Las técnicas de ataque tradicionales, utilizadas en la observación microscópica de las aleaciones de aluminio, no permiten un análisis detallado de la evolución microestructural de las fases presentes nid e parte de los mecanismos que rigen la solidificación. Se utilizó un procedimiento de ataque en color, basado en un reactivo desarrollado por Weck para aleaciones de aluminio. Su empleo ha posibilitado, revelar gráficamente la estructura de los bordes de los granos tras la solidificación y una estimación de las áreas dendrítica e interdendrítica, poniendo de manifiesto la segregación provocada por los elementos de aleación y la naturaleza de la reacción eutéctica en este tipo de aleaciones. (B. Suárez-Peña, 2010) 17 6.1.4 Color Metallography. El color ha visto históricamente un uso limitado en metalografía, principalmente debido al costo de la película y las impresiones y la dificultad y el coste de reproducir imágenes en las publicaciones. Sin embargo, con el crecimiento de la imagen digital, la captura de imágenes en color es mucho más simple y más barata. Color tiene muchas ventajas con respecto a blanco y negro. En primer lugar, el ojo humano es sensible a sólo unos cuarenta tonos de gris de blanco ay negro, pero es sensible a un gran número de colores. Las tintas de color revelan características de la microestructura que muchas veces no se puede revelar usando reactivos de ataque blanco y negro estándar. Los reactivos de ataque de color son sensibles a la orientación cristalográfica y pueden revelar si los granos tienen un azar o una textura cristalográfica preferida. También son muy sensibles a las variaciones en la composición y la deformación residual, por lo general son selectivos a ciertas fases y esto es valioso en la microscopía cuantitativa. (Voort, 2005) 6.1.5 Characterization of the Weld Structure in a Duplex Stainless Steel Using Color Metallography. En este artículo se evidencia el estudio que permitió revelar la estructura de soldadura en una aleación de acero inoxidable dúplex comercial con el uso de ataque químico con Glyceregia, un ácido oxálico 10% de grabado electrolítico, y un reactivo de Murakami, las variaciones locales del contenido de cromo permitieron la delimitación clara de las morfologías en las fases específicas. Las variaciones microestructurales en la estructura dúplex entre el metal de base no afectado y la zona de fusión son significativos, y pueden estar relacionados principalmente a la amplia gama de temperaturas pico y el rápido calentamiento y enfriamiento experimentadas durante el ciclo térmico de soldadura. (D. E. NELSON, 2000) 6.1.6 Metalografía en color de los aceros inoxidables mediante la técnica de ataque coloreado (Revista de Metalurgia, Vol 32, No 4 (1996), se publica un artículo estrechamente relacionado en el tema donde por medio de la técnica de ataque coloreado es posible la identificación y cuantificación, por el contraste de color, de diversas fases y constituyentes presentes en la microestructura de un gran número de aleaciones. La técnica consiste en depositar una película de interferencia en la superficie del material como consecuencia de reacciones electroquímicas entre el metal y el reactivo de ataque coloreado. La aplicación de la técnica de ataque coloreado en los aceros inoxidables permite la identificación y cuantificación, mediante análisis de imagen, de fases secundarias como la ferrita en los aceros inoxidables austeníticos o la austenita secundaria y la fase sigma en los aceros inoxidables dúplex. (C. Fosca, 1996) 18 7. MARCO TEÓRICO 7.1 DEFINICIÓN DE METALOGRAFÍA La metalografía es la ciencia encargada de estudiar características de un material o aleación relacionándolas con sus propiedades físicas, químicas y mecánicas, es un paso clave en la determinación de la calidad de los metales mediante el análisis microestructural. Dentro de las características estructurales a analizar de un material, están la estructura y subestructura, por lo general con un enfoque en el examen de los granos, fases, inclusiones, así como la presencia de segregaciones e irregularidades que profundamente pueden afectar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un metal. La calidad del estudio metalográfico depende en gran medida del cuidado al preparar las muestras, éstas deben tener finalmente una superficie plana, sin ralladuras, semejante a un espejo. Básicamente, el procedimiento que se realiza incluye la extracción, preparación y ataque químico de la muestra, para terminar en la observación microscópica, estudio de microdureza de fases, microscopía electrónica de barrido y estimación de componentes microestructurales, todo esto resulta la fase más importante de la metalografía, de modo que poco se podrá observar si alguna de las operaciones previas se realiza deficientemente. Tradicionalmente la metalografía se lleva a cabo junto con microscopía óptica, microscopía electrónica, y difracción de rayos X para identificar y caracterizar diferentes fases cristalinas y otras propiedades de los materiales críticos que no son visibles a simple vista. 7.1.1 Análisis de la técnica metalográfica. Para realizar un análisis metalográfico se debe preparar la muestra de estudio llevando a cabo los siguientes pasos: - Corte, éste suele ser un corte por abrasión evitando la alteración de las condiciones microestructurales de la pieza. Inclusión, la pieza o muestra debe ser incluida en resina para un mejor tratamiento posterior y almacenamiento. 19 - - - Pulido para preparar la superficie del material iniciando con un desbaste grueso, usando una lija para la disminución del tamaño del grano, finalizando con un desbaste o pulido fino usando en una rueda giratoria un paño cubierto de partículas abrasivas. Ataque químico, permite poner en evidencia la estructura del metal o aleación, generalmente hecho por inmersión o con un algodón empapado con el líquido escogido por la región a ser observada. Visualización microscópica. 7.1.2 Observación microscópica - Microscopía óptica: Con microscopía óptica, el microscopio de luz se utiliza para estudiar la microestructura, los sistemas de iluminación ópticos son los elementos básicos. Para los materiales que son opacos a la luz visible (todos los metales, muchas cerámicas y polímeros), solamente la superficie está sujeta a la observación, y el microscopio de luz debe ser utilizado en un modo de reflexión. Los contrastes en el resultado de la imagen se producen por las diferencias en la reflectividad de las diversas regiones de la microestructura. Cuando la microestructura de la segunda fase se ha de examinar, se elige un reactivo de ataque que produce una textura diferente para cada fase de manera que las diferentes fases se puedan distinguir unas de otras. La ampliación máxima posible con aproximadamente 2.000 aumentos. un microscopio electrónico es de - Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM): La imagen que se ve con un TEM está formado por un haz de electrones que pasa a través de la muestra. Los detalles de las características microestructurales internos son accesibles a la observación, los contrastes en la imagen son producidos por las diferencias en la dispersión de la viga o de difracción producida entre diversos elementos de la microestructura o un defecto. El haz transmitido se proyecta sobre una pantalla fluorescente o una película fotográfica para que la imagen pueda ser vista. Con TEM, existen aumentos que se acercan a 1000000x, es comúnmente para observar dislocaciones. - Microscopía Electrónica de Barrido (SEM): La superficie a ser examinada se escanea con un haz de electrones, este haz reflejado de electrones se recoge, a continuación, se muestra a la misma velocidad de escaneo en un tubo de rayos 20 catódicos. La imagen que aparece en la pantalla, que puede ser fotografiada, representa las características de la superficie de la muestra. La superficie puede o no puede ser pulida y grabada químicamente, un recubrimiento metálico muy delgado se debe aplicar a los materiales no conductores. Este procedimiento permite aumentos que van desde 10 a más de 50 000 y también permite grandes profundidades de campo. (Venkannah, 2004) 7.2 TIPOS DE METALOGRAFÍAS Dentro de la metalografía se distinguen la metalografía cuantitativa y la metalografía cualitativa: - - El objetivo de la metalografía cuantitativa es determinar el tamaño medio de los granos, el porcentaje en cada fase que contiene el material, la forma y el tipo de inclusiones no metálicas, la forma y el tipo del grafito y otros datos específicos de cada componente. Con estos datos, es posible identificar cada elemento, prever el comportamiento mecánico y el método con el que el material fue procesado. La metalografía cualitativa consiste sólo en observar la microestructura, determinando cuáles son los micro-constituyentes que la compone, éstos varían de acuerdo a los tratamientos térmicos, tratamientos mecánicos, procesos de fabricación y otros procesos a los que el material esté sometido. Para los aceros los principales constituyentes son: la ferrita, cementita, austenita, perlita, martensita, vainita, troostita, sorbita, ledeburita, steadita y grafito. (Revista digital para profesionales de la enseñanza, 2011) 7.3 METALOGRAFÍA EN COLOR MEDIANTE TÉCNICA DE ATAQUE COLOREADO La metalografía a color mediante la técnica de ataque coloreado permite la identificación de diversas fases constituyentes presentes en la microestructura de un gran número de aleaciones debido a que los reactivos son sensibles a la orientación cristalográfica y pueden revelar si los granos tienen un azar o una textura cristalográfica preferida, también son muy sensibles a las variaciones en la composición y la deformación residual. El estudio de esta microestructura puede 21 realizarse y entenderse fácilmente con el uso del color debido a que el ojo humano puede distinguir una alta gama de colores y que por el contrario puede verse limitado para diferenciar tonos de grises. Ésta técnica se ha venido empleando hace varios años para facilitar el reconocimiento de la microestructura de un material y obtener mayor información que con la técnica tradicional de estudio metalográfico, sin embargo se ha visto históricamente un uso limitado debido al costo de la película, las impresiones y en la reproducción de imágenes en las publicaciones, a pesar de esto, con el crecimiento de la tecnología en imagen digital, este procedimiento de captura es mucho más simple y barato en la actualidad. Las figuras 1 y 2 : estructura de grano Octahedrite fino de la Gabaón meteorito ( izquierda ) revelaron con el reactivo de Beraha ( 100 ml de agua , 10 g de Na2S2O3 y 3 g K2S2O5 ) y ferrita en 7 Mo PLUS placa de acero inoxidable dúplex revelado usando el reactivo de Beraha ( 85 ml agua , 15 ml de HCl , 1 g K2S2O5 ) . Este tipo de metalografía tiene un campo de aplicación muy interesante en la observación microscópica de los aceros inoxidables. Su empleo no sólo está orientado a la obtención de imágenes visualmente agradables, sino también, debido al elevado contraste de colores, a la identificación de fases secundarias, de zonas de material con diferencias en la composición química (segregaciones) y al empleo en la metalografía cuantitativa mediante análisis de imagen. 22 Figuras 3 y 4: FCC estructura de grano maclado de la partida de acero inoxidable 302 de calidad de encargo reveló usando el reactivo B1 de Beraha y el listón estructura de grano martensita de sobreaustenizado (1093 º C) Aermet 100 ultra-acero de alta resistencia revelado utilizando 10% de metabisulfito de sodio. Tanto vistos con luz polarizada, más tinte sensible. Las barras de aumento son 100 micras de largo. En estos materiales, uno de los reactivos de ataque coloreado más empleado es el reactivo Berahá, que contiene HCl, K2S2O5 y (NH4FHF). Sin embargo se han obtenido resultados muy buenos con la versión modificada de este agente de ataque coloreado, conocido también como reactivo de Bloech y Wedl, que contiene solamente HCl y K2S2O5. Al emplearse altas concentraciones de K2S2O5 se pueden revelar mejor las segregaciones en estos aceros o para efectuar un micro-ataque en uniones soldadas. Este agente químico es un reactivo de ataque coloreado de carácter anódico, que colorea intensamente las fases y regiones del material que, en contacto con esta solución, se comportan anódicamente. Berahá clasificó los reactivos para ataque coloreado de la siguiente manera: a) Reactivos de carácter anódico que permiten la precipitación de una película delgada en las regiones anódicas de la microestructura, coloreando sólo estas regiones. b) Reactivos de carácter catódico, que depositan películas de interferencia sólo sobre los constituyentes y regiones catódicas de la estructura y colorean únicamente a aquellos. A diferencia de los aceros al carbono y los aceros para herramientas, la delimitación de las microestructuras de los aceros inoxidables, ya sea por grabado químico o electrolítico convencional, es comparativamente difícil. (Voort, 2005) 23 FUNDAMENTOS DE LA TÉCNICA DE ATAQUE COLOREADO En estas técnicas, el color se forma por fenómenos de interferencia. Los rayos de luz que inciden sobre la superficie metálica recubierta de una película se reflejan desde ambas superficies (superficie del metal y superficie de la película), como puede apreciarse en la figura 1, con ello se obtiene un efecto de interferencia que dependerá de la longitud de onda de la luz en el aire, del espesor, e, y del índice de refracción de la película. El color de la película de interferencia está relacionado con su espesor. Debido a ello, es posible obtener una amplia variedad de colores. Por ejemplo, cuando la película es muy delgada, la interferencia puede ocurrir en la región ultravioleta (aprox. 350 nm) y no se observará color alguno. Incrementando progresivamente el espesor, la interferencia puede alcanzar la región del azul (450 nm), lo que significará que habrá un desfase preciso entre los rayos reflejados por la superficie metálica y por la película dentro del rango de longitudes de onda antes señalado. Ello dará lugar a que el color resultante sea el complementario del color interferido y la superficie se verá en este caso coloreada de amarillo. Figura 5: Diagrama esquemático de la interferencia de aire de película de metal. Tomada de: La correlación entre la orientación del grano y la sombra del ataque químico a color (Peter J. Szaboa, 2010) El ataque coloreado es, fundamentalmente, un proceso controlado de corrosión electroquímica a través del cual se forma una película estable en la superficie de la muestra. Esta es una primera diferencia respecto a los procedimientos convencionales que emplean el ataque químico para revelar la microestructura de un material. En ellos, los productos de corrosión producidos durante el ataque se disuelven en la solución y no intervienen para nada en la posterior identificación metalográfica. 24 Durante el ataque electroquímico de una aleación bifásica, la fase más activa (anódica) resulta atacada y disuelta selectivamente, mientras que la fase más noble (catódica) permanece prácticamente inalterada. 7.4 ACEROS INOXIDABLES El cromo (cR) es el elemento que les da la calidad de inoxidables a estos aceros. El acero debe contener por lo menos 11% de cromo para adquirir resistencia a la corrosión atmosférica. Los porcentajes de cromo aún mayores hacen al acero todavía más resistente a la corrosión a altas temperaturas. El Níquel se añade para mejorar la ductilidad, la resistencia a la corrosión y otras propiedades. Existen 3 tipos básicos de aceros inasibles: Los tipos marensítico y ferriítico de la serie 400 y los de tipo austeníticos de la serie 300. “Acero inoxidable” es una denominación utilizada comúnmente para indicar cualquiera de los aceros o aleaciones resistentes a la corrosión atmosférica, al ataque de los ácidos fríos o calientes y a la oxidación con formación de costras a elevadas temperaturas. El acero inoxidable es una aleación de hierro y carbono que contiene cromo generalmente del 10 o 12%al 18 o 20%, rebasando algunos aceros. que oscila en, cromo un mínimo de 10,5% de cromo. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes. Los principales son el níquel y el molibdeno. Son materiales que reúnen una alta flexibilidad y buenas cualidades de resistencia mecánica, con gran estabilidad ante los ataques químicos, La principal característica de estos aceros es la alta resistencia a la corrosión, resistencia dada debido a la formación espontánea de una capa de óxido de cromo en la superficie del acero. Aunque es extremadamente fina, esta película invisible está firmemente adherida al metal y es extremadamente protectora en una amplia gama de medios corrosivos. Dicha película es rápidamente restaurada en presencia del oxígeno, y así daños por abrasión, corte o mecanizados son reparados rápidamente. 25 Figura 6: a) El acero inoxidable forma una capa de óxido de cromo. b) Cuando es rayado, esta película protectora es removida. c) La capa protectora es restaurada. (Universidad Tecnologica de Pereira, 2012) Las aplicaciones de los aceros inoxidables pueden dividirse ampliamente en dos grupos: aquellos casos en que deben resistir a la corrosión incluyendo la oxidación a elevada temperatura y cuando se requieren propiedades mecánicas no corrientes de dureza, resistencia al desgaste y a la abrasión. Las aplicaciones más corrientes incluyen cuchillos, instrumentación dental y quirúrgica, válvulas de vástago para motores de combustión interna, álabes de turbinas, ejes de bombas, adornos arquitectónicos, piezas para automóviles, equipos para diferentes industrias, entre otros. Principales elementos de aleación: - - - Cromo: Principal responsable de la resistencia a la corrosión y de la formación de la película de óxido, sin embargo, no presenta un aporte significativo en la resistencia a altas temperaturas. Níquel: Su función es mejorar la resistencia general de la corrosión en líquidos no oxidantes, mejora además de tenacidad y la ductilidad del material, se añade a los grados como cromo para mejoras las propiedades mecánicas, reduce la conductividad del calor. Molibdeno: Mejora la resistencia a temperaturas elevadas, la resistencia general a la corrosión en medios no oxidantes y la resistencia a la corrosión por picadura en todos los medios. 26 Figura 7: Diagrama de equilibrio Fe-Cr. Tomada de: Metalografía, aceros inoxidables (Universidad Tecnologica de Pereira, 2012) Figura 8: Diagrama Fe-Cr-Ni a temperatura ambiente. Tomada de: Metalografía, aceros inoxidables (Universidad Tecnologica de Pereira, 2012) 27 Figura 9: Diagrama simplificado de fases del sistema binario hierro-carbono. Tomada de: Manual 1 Acero Inoxidable (CENDI, 2002) Los aceros inoxidables según su estructura cristalina se clasifican en: 7.4.1 Aceros inoxidables Austeníticos Los aceros inoxidables austeníticos son los más soldables de los aceros inoxidables y se pueden dividir con poco rigor en tres grupos: cromo-níquel común (300 series), manganeso, cromo y níquel-nitrógeno (serie 200) y las aleaciones especiales. Los aceros inoxidables austeníticos tienen una estructura cúbica centrada en las caras. Aunque en general muy soldables, pueden ser propensos a la sensibilización en la zona afectada por el calor de la soldadura y el metal de soldadura puede fisurar en caliente. - Acero AISI 316, es esencialmente no magnético en estado de recocido y sólo puede endurecerse en frío Se añade molibdeno para aumentar la resistencia a la corrosión especialmente en entornos que contienen cloruros. El bajo contenido en carbono de la aleación 316L otorga una mejor resistencia a la corrosión en estructuras soldadas. Su punto de fusión está entre 1370-1400 ˚C, dureza Brinell 160-190, Módulo de elasticidad de 190-210 GPa 28 7.4.2 Aceros inoxidables Martensíticos Los aceros inoxidables martensíticos, tales como los tipos 403, 410, y 420 410, son similares en composición al grupo de ferrita, pero contienen un saldo de C y Ni vs. Cr y Mo; Por lo tanto, la austenita a altas temperaturas transforma en martensita a bajas temperaturas. Como ferrita, también tienen una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo en el estado templado. El contenido de carbono de estos aceros endurecibles afecta a la formación y soldadura. Para obtener propiedades útiles y evitar grietas, los martensíticos soldables por lo general requieren precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura. Presentan resistencia a la corrosión por agua y ciertos químicos. A medida que aumenta el contenido de carbono esta disminuye, en tanto que se eleva con el contenido de cromo. El níquel también incrementa la resistencia a la corrosión. Todos los aceros inoxidables martensíticos son templables y debido a la alta templabilidad por el alto contenido de cromo pueden, generalmente, ser enfriados al aire; algunos otros lo son en aceite y agua. - Acero AISI 420, éste acero inoxidable tiene buena ductilidad en la condición de recocido, pero es capaz de ser endurecido hasta 52 HRc, la dureza máxima que se puede conseguir en los aceros inoxidables con 12% de cromo. La mayor resistencia a la corrosión para este grado es lograda cuando el metal es endurecido y luego rectificado o pulido. En la condición de endurecido tiene buena resistencia a la atmósfera, alimentos, agua fresca y ácidos y bases medios. La resistencia a la corrosión es muy baja en la condición de recocido. No se recomienda utilizar en temperaturas mayores de los 370 °C. En cuanto a los tratamientos térmicos, el recocido se logra luego de calentarlo hasta 845 – 900 °C, seguido de un enfriamiento lento en el horno hasta 535 °C y luego enfriamiento al aire. El endurecimiento se da con un calentamiento entre 980 – 1035 °C y con enfriamiento en aceite o al aire. El temple en aceite es necesario para piezas grandes. El revenido se hace entre 200 y 650°C, no se recomienda revenir entre 430 y 535 °C ya que la resistencia al impacto es muy baja. (SUMITEC). 7.4.3 Aceros inoxidables Ferríticos Los aceros inoxidables ferríticos constan de aleaciones de hierro-cromo con estructuras cristalinas cúbica de cuerpo centrado. Pueden tener una buena ductilidad y conformabilidad, pero las fortalezas a altas temperaturas son relativamente pobres en comparación con los del grupo austeníticos. Algunos aceros inoxidables ferríticos (como tipos 409 y 405) se utilizan, por ejemplo, en los 29 silenciadores, sistemas de escape, mostradores de cocina y fregaderos, cuestan menos que otros aceros inoxidables. Este tipo de acero contiene poco carbono o puede no contenerlo - Acero AISI 430, es un acero inoxidable que no es tratable térmicamente que combina la buena resistencia a la corrosión y características de conformado con propiedades mecánicas útiles. Su habilidad de resistir el ataque del ácido nítrico permite usarlo en aplicaciones químicas específicas pero su mayor aplicación es la de fabricación de componentes de adorno. Tiene buena resistencia a una amplia variedad de medios corrosivos, incluyendo el ácido nítrico y otros ácidos orgánicos. Alcanza su máxima resistencia a la corrosión cuando está altamente pulido. Resiste a la oxidación en servicio intermitente hasta 870 °C y hasta 815°C en servicio continuo. Este grado es quebradizo a temperatura ambiente luego de un calentamiento prolongado entre 400 y 595°C. Esto se puede eliminar con el recocido. el recocido se da con calentamiento entre 815 – 850 °C, mantenimiento de 30 minutos por cada 13mm de espesor, enfriamiento lento en el horno hasta 625 °C y luego enfriamiento rápido en aire. Este grado no es endurecible por tratamiento térmico. (SUMITEC) 7.5 TRATAMIENTOS TÉRMICOS Es el proceso en el cual, mediante calentamiento y enfriamiento, se modifica la microestructura y la constitución de los metales y aleaciones sin variar la composición química. La finalidad de estos procesos es mejorar las propiedades mecánicas del material, especialmente la dureza, la resistencia, la tenacidad, la maquinabilidad y la homogeneización de la estructura. Los tratamientos térmicos más importantes son: temple, recocido, revenido y normalizado. 7.5.1 Temple Este tratamiento térmico se caracteriza por enfriamientos rápidos (continuos o escalonados) en un medio adecuado: agua, aceite o aire, para transformar la austenita en martensita. Mediante el temple se consigue: Aumentar la dureza y la resistencia mecánica. Disminuir la tenacidad (aumento de la fragilidad). Disminuir el alargamiento unitario. Modificar algunas propiedades eléctricas, magnéticas y químicas. 30 El temple se realiza siguiendo los siguientes pasos: 1. Calentamiento del metal. Se realiza en horno, de forma lenta hasta los 500ºC y rápido hasta la temperatura de temple. 2. Homogeneización de la temperatura. Se mantiene a la temperatura de temple durante un determinado tiempo a la pieza para que se homogenice en todo el volumen de la pieza a templar. 3. Enfriamiento rápido. Se saca la pieza del horno y se enfría el material en un fluido denominado medio de temple a una velocidad superior a la crítica de temple con objeto de obtener una estructura martensítica, de esta forma mejorar la dureza y resistencia. 7.5.1.1 Medios de Temple Agua: se logra buenos temples con aceros al carbono. Las piezas se agitan dentro del agua para eliminar las burbujas de gas. Aceite: Allí se obtiene una velocidad más lenta de enfriamiento. Aire: Las piezas se enfrían con corrientes de aire. Se utiliza para los denominados aceros rápidos. 7.5.2 Recocido Mediante este tratamiento se calienta el metal hasta una determinada temperatura y es enfriado después muy lentamente (en algunas ocasiones dentro del horno después de apagado). De esta forma se obtienen estructuras de equilibrio. Son generalmente tratamientos iniciales mediante los cuales se ablanda el acero. Su finalidad es suprimir los defectos del temple. Mediante el recocido se consigue: Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad. Eliminar la acritud. Afinar el grano y homogeneizar la estructura. Este tratamiento térmico muy utilizado y según las temperaturas que se alcanzan en el proceso se puede distinguir los siguientes tipos: 31 1. Recocido completo. afina el grano cuando ha crecido producto de un mal tratamiento. 2. Recocido incompleto. Elimina tensiones, pero sólo recristaliza la perlita. Es más económico que el anterior. 3. Recocido de globalización. Mejora la mecanibilidad en los aceros. 4. Recocido de recristalización. Reduce tensiones y elimina la acritud. 5. Recocido de homogenización. Elimina la segregación química y cristalina. Se obtiene grano grueso por lo que es necesario un recocido completo posterior. Figura 10: Perfil de calentamiento y enfriamiento utilizado en los aceros. Tomado de: Tecnología del acero. (metalurgia, 2011) 7.6 MICRODUREZA La microdureza es una técnica de ensayo no destructivo que sirve para relacionar dichos valores con características estructurales de los materiales y cuya dureza representa la resistencia del material al rayado y la penetración. Teniendo en cuenta la norma E92-82 basada en la toma de microdureza en materiales metálicos en Vickers, donde se emplean fuerzas de 1kgf a 120 Kgf; es una prueba de dureza de penetración con uso de máquinas calibradas para forzar una pirámide de base cuadrada de manera gradual bajo una fuerza determinada (indentador de diamante), ésta fuerza incide perpendicularmente sobre la superficie de la muestra a ensayar bajo la acción de una carga constante y a una velocidad controlada, no se permite que la superficie oscile o esté lateral, se permite el movimiento del penetrador o espécimen mientras que la fuerza se aplica o se retira. La dureza viene en función del tamaño de la huella. 32 Figura 11: Huella impresa sobre la superficie. Fuente: El Autor Un microscopio de medición es generalmente montado en la máquina de tal manera que la impresión en la muestra pueda ser fácilmente localizada en el campo óptico. Figura 12: Microdurómetro Vickers CV400DTS. Tomado de: Tecnimetal La dureza se define como la presión media ejercida sobre el área de contacto del penetrador con la superficie de la muestra cuando la carga está aplicada y el penetrador en reposo. 33 Figura 13: Prueba de microdureza Vickers (ASTM Internacional, 2004) 𝜶 𝑷 𝟐 𝒅𝟐 𝑯𝑽 = 𝟐𝑷 𝒔𝒊𝒏 ( ) /𝒅𝟐 = 𝟏. 𝟖𝟓𝟒𝟒 Donde: P = Fuerza, kgf d= Diagonal, mm α = ángulo entre caras opuestas = 136° 7.7 Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) La microscopía electrónica de barrido (MEB) es una técnica de análisis superficial, que consiste en enfocar sobre una muestra un fino haz de electrones acelerado. Teniendo en cuenta a que el límite de amplificación de un microscopio óptico está restringido por la longitud de onda de la luz visible; los microscopios electrónicos de barrido emplean electrones, los cuales tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz y pueden revelar estructuras mucho más finas. La longitud de onda más corta de la luz visible es de alrededor de 4.000 Å. La longitud de onda de los 34 electrones que se utilizan en los microscopios electrónicos es de 0,5 Å aproximadamente. El haz de electrones se desplaza sobre la superficie de la muestra realizando un barrido que obedece a una trayectoria de líneas paralelas. La variación morfológica de la muestra entrega diversas señales (electrones secundarios, electrones retrodispersados, emisión de rayos X, etc.) que son recogidas por distintos detectores; los cuales permiten la observación, caracterización y microanálisis superficial de materiales tanto orgánicos como inorgánicos. Los MEB suministran información morfológica, topográfica y composicional de las superficies de las muestras. Dentro de las características y ventajas del MEB, se encuentran las siguientes: Se puede trabajar en alto, medio y bajo vacío los cuales cuentan con un haz electrónico móvil y un haz electrónico puntual Su gran profundidad de campo que le da apariencia tridimensional a las imágenes permitiendo enfocar y observar amplias zonas de la muestra al mismo tiempo. Puede producir imágenes de alta resolución (de hasta 3 nm), es decir, que detalles muy cercanos en la muestra pueden ser observados separadamente a alta magnificación alcanzando los 300.000X. Algunas de las aplicaciones del (MEB) de acuerdo a las líneas de investigación: Arqueología Ciencia de materiales Corrosión y desgaste Metalurgia Nanotecnología Recubrimientos, películas delgadas, interfaces Tribología. Ciencias agropecuarias Ciencias básicas Ciencias biomédicas Biotecnología. Medicina Ciencias forenses Geología Ingeniería eléctrica y electrónica Ingeniería mecánica Ingeniería química 35 7.8 FRACCIÓN VOLUMÉTRICA El desarrollo y avance de tecnologías en el área de la electrónica y la computación han permitido la automatización de procedimientos de análisis de imágenes que reducen el tiempo y los posibles errores en el análisis de muestras metalográficas. Este método de prueba describe un procedimiento de conteo manual sistemático para estimar estadísticamente la fracción de volumen de un componente o fase a través de la microestructura por medio de una rejilla de puntos. Una rejilla de plástico transparente o retículo del ocular con una disposición de puntos de prueba se superpone a la imagen, o una proyección de la imagen, producida por un microscopio de luz, microscopio electrónico de barrido, o micrografía, y el número de puntos de prueba que cae dentro de la fase o componente de interés son contados y divididos por el número total de puntos de la cuadrícula que producen una fracción de punto, generalmente se expresa como un porcentaje, para ese campo. La fracción de punto de media de n campos medidos da una estimación de la fracción de volumen del componente. Este método sólo es aplicable a la sección vista con la luz reflejada o electrones. Puede proporcionar, después de un número representativo de ubicaciones en diferentes campos, imparcial estimación estadística de la fracción de volumen de un componente de identificación de la fase. Este método de ensayo se ha descrito como superior a otros métodos manuales con respecto al esfuerzo, el sesgo, y la simplicidad. Cualquier número de componentes claramente distinguibles o fases dentro de una microestructura (o macroestructura) se puede contar con el método. Por lo tanto, el método puede ser aplicado a cualquier tipo de material sólido desde el que las secciones bidimensionales adecuadas se pueden preparar y observar. Procedimiento: - El número de puntos que entran en el microestructural constituyente de interés se cuenta y se promedia para un número seleccionado de campos. - Este número promedio de puntos expresados como un porcentaje del número total de puntos en la matriz (PT) es una estimación estadística imparcial en porcentaje de volumen de la constituyente microestructural de interés. 36 Selección de cuadrícula: - La rejilla se debe consistir en puntos equidistantes formado por la intersección de las líneas finas. Existen dos posibles configuraciones de rejillas, una con un patrón circular y otro con un patrón cuadrado, que se recomienda para su uso, se muestran en la figura 14. Figura 14: Configuraciones de rejilla para fracción volumétrica. Fuente: El Autor - Determinar el número de puntos (es decir, el tamaño de la cuadrícula, PT) a partir de una estimación visual de la fracción de área ocupada por el constituyente de interés. La Tabla 1 proporciona directrices para esta selección. Los valores de la Tabla 1 no limitan teóricamente; pero, por el uso de estos valores, las observaciones empíricas han demostrado que el método está optimizado para una determinada precisión. Tabla 1: Directrices para la selección del tamaño de la rejilla. Fuente: El Autor 37 7.9 NORMAS RELACIONADAS ASTM E407: Método de ataque de una muestra de metal para revelar su microestructura. Esta microestructura puede ser inspeccionada por el montaje, la sección transversal, y pulido según la norma ASTM E3 seguido por el ataque químico según la norma ASTM E 407, esta norma especifica qué productos químicos de ataque (por lo general ácidos) y los trámites necesarios para revelar la microestructura de los diferentes tipos de metales, se enumeran los métodos y soluciones recomendadas para el grabado de muestras para examen metalográfico. Las soluciones aparecen al resaltar las fases presentes en la mayoría de los principales sistemas de aleaciones. (ASTM International, 2011) ASTM E3-01: Standard Practice for Preparation of Metallographic Specimens, trata sobre las correctas técnicas de preparación de muestras metalográficas. ASTM E562 – 02: Standard test Method for Determining Volume Fraction by Systematic Manual Point Count. Este método de ensayo se basa en el principio estereológico en el que una rejilla con una serie de puntos regularmente dispuestos, puede presentar una estimación estadística imparcial de la fracción de volumen de un componente o fase de identificación. ASTM E92-82: Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials, Método que cubre la determinación de la dureza Vickers de materiales metálicos. 38 8. METODOLOGÍA 8.1 Materiales y equipos: • Los materiales analizados fueron aceros inoxidables, austenítico, martensítico y ferrítico AISI 316, 420 y 430 respectivamente, cuyas composiciones se muestran en las tablas 2, 3 y 4. Se utilizaron cuatro probetas de los aceros 316 y 420 en estado de entrega, aparentemente recocido y estirado en frío, las varillas son redondas y calibradas, con un diámetro de 1 pulgada y longitud de 25 mm cada una; para el acero 430 se utilizaron dos probetas en lámina de 1 x 1cm de longitud 1.3 mm de espesor en estado entrega. Acero 316 Designación UNS S31600 Clase III Austeníticos Carbono (C) máx. 0.08 Manganeso (Mn) máx. 2.00 Fosforo (P) máx. 0.04 Azufre (S) máx. 0.03 Silicio (Si) máx. 0.75 Cromo (Cr) máx. 16.0 a 18.0 Niquel (Ni) 10.0 a 14.0 Molibdeno (Mo) 2.0 a 3.0 Tabla 2: Composición Química (%) de los Aceros Inoxidables 316 Acero 420 Designación UNS S42000 Clase II Martensíticos Carbono (C) máx. Manganeso (Mn) máx. Fosforo (P) máx. 0.15 Azufre (S) máx. 0.03 Silicio (Si) máx. 1.00 1.00 0.04 Cromo (Cr) máx. 12.0 a 14.0 Tabla 3: Composición Química (%) de los Aceros Inoxidables 420 39 Acero 430 Designación UNS S43000 Clase I Ferrítico Carbono (C) máx. 0.12 Manganeso (Mn) máx. 1.00 Fosforo (P) máx. 0.04 Azufre (S) máx. 0.03 Silicio (Si) máx. 1.00 Cromo (Cr) máx. 16.0 a 18.0 Tabla 4: Composición Química (%) de los Aceros Inoxidables 430 Se utilizó un horno eléctrico o Mufla para el calentamiento de las probetas suministrado por la facultad tecnológica. Un recipiente con agua y un recipiente con aceite para tratamientos de temple. Papeles para esmerilado manual (lijas) con tamaños de grado de 60,120, 180, 240, 360, 600, 1200, 2000, 2500. Máquina de pulido mecánico con paños de pulido y alúmina u óxido de aluminio. Ácido clorhídrico (HCl), Metabisulfito de Potasio (K2S2O5), Tiosulfato de sodio (Na2S2O3), ácido sulfámico (NH2SO3H), Bifluuoruro de Amonio (NH4FHF) para el ataque químico coloreado. 8.2 Tratamientos Requeridos De acuerdo a la recomendación de los proveedores se realizaron los siguientes tratamientos térmicos. AISI 316: El recocido se lleva a cabo por el calentamiento a 1040– 1175 °C seguido por enfriamiento al aire o enfriamiento en agua, dependiendo del espesor de la sección. El enfriamiento debe ser lo suficientemente rápido para evitar la reprecipitación de carburos de cromo y proporcionar una óptima resistencia a la corrosión. AISI 420: el recocido se logra luego de calentarlo hasta 845 – 900 °C, seguido de un enfriamiento lento en el horno hasta 535 °C y luego enfriamiento al aire. El endurecimiento se da con un calentamiento entre 980 – 1035 °C y con enfriamiento en aceite o al aire. AISI 430: Debido al bajo contenido de carbono, el acero 430, no admite tratamientos térmicos por temple, razón por la cual se realiza un recocido llevando el material a 40 850 °C, el tiempo de permanencia en el horno depende del espesor del material, lo recomendado es mantener 30 min por cada 13 mm de espesor de la lámina. Tabla 5: Resumen de Tratamientos térmicos realizados en los aceros inoxidables AISI 316, 420 y 430. Figura 15: Proceso de enfriamiento en aceite (1040°C). Fuente: El Autor 8.3 Preparación de las Muestras En esta etapa se inicia el proceso de desbaste manual, usando papeles de esmerilado de diferentes tamaños de grano con el fin de eliminar material de la superficie de la muestra, el papel de lija usado (con espesores de 60 a 2000) es abrasivo al agua debido a su capacidad de refrigerar y barrer de la superficie las 41 partículas. Para pasar de un papel a otro se debe obtener una superficie plana, con las líneas de lijado en la misma dirección, una vez obtenido el resultado se procede a girar la probeta 90˚ y se realiza el mismo tratamiento, en el cual se busca emparejar la cara la probeta eliminando cualquier marca generada por el proceso inmediatamente anterior. Figura 16: Proceso de preparación de la probeta, desbaste manual. Seguido a esto se realiza un pulido mecánico con el fin de lograr una eliminación efectiva del material como etapa final de la preparación de la probeta, con este pulido se busca una superficie totalmente lisa, tipo espejo, sin ningún tipo de líneas, para ello se sostienen las probetas sobre paños especiales que se encuentran ubicados en platos giratorios los cuales son humedecidos con un lubricante para lograr un mejor resultado, en nuestro caso se usó como lubricante alúmina u óxido de aluminio. Finalmente, la superficie es limpiada con alcohol para evitar que queden partículas que puedan interferir con el proceso. 42 8.4 Ataque químico El reactivo empleado en la técnica de ataque químico a color, es el reactivo de Berahá (B1), que contiene ácido clorhídrico (HCl), Metabisulfito de Potasio (K2S2O5) y Bifluoruro de amonio (NH4FHF), además de este reactivo, una versión modificada del mismo, también conocida como reactivo de Bloech y Wedl (I), el cual contiene únicamente ácido clorhídrico y metabisulfito de potasio; y el reactivo Berahá con ácido sulfámico (II). Las composiciones químicas a usar fueron: (B1): 1000 ml de agua + 200 ml HCl + 24 g NH4FHF + 0.1-0.2 g K2S2O5 para aceros martensíticos o 0.3-0.6 K2S2O5 para aceros ferríticos y austeníticos. (I) : De 100 ml de solución, 15 ml de HCl (33%) + 500 mg de K2S2O5 (II) 100 mL de agua, 3 g K2S2O5, 1 g NH2SO3H, 0.5 – 1 g NH4FHF para aceros inoxidables martensíticos. Por la vida útil del reactivo se procedió a realizar el ataque químico una vez preparada la composición, las muestras fueron enjuagadas con agua, limpiadas con alcohol y posteriormente secadas con aire caliente para finalmente realizar la observación metalográfica. 8.5 Observación microscópica Luego de realizar el ataque químico, las muestras fueron observadas y fotografiadas por medio de un microscopio óptico de luz que proporciona aumentos de x100 a x1000, éste suministrado por el laboratorio de metalografía de la Facultad Tecnológica. Las muestras coloreadas pueden observarse tanto en microscopios ópticos normales como de platina invertida. Estos últimos evitan mejor los posibles daños que pueda sufrir la superficie atacada al manipular la muestra en el microscopio. Las muestras se examinan empleando normalmente iluminación normal (campo claro) y solamente filtros neutros para regular la brillantez de la imagen. También se puede emplear luz polarizada y contraste interferencial para intensificar el contraste entre fases. 43 9. RESULTADOS Y ANÁLISIS 9.1 OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA Se realizó un análisis metalográfico a los aceros inoxidables con el fin de determinar las fases metalográficas iniciales. 9.1.1 AISI 316 Este material de estudio pertenece a la familia de aceros inoxidables austeníticos, los cuales presentan una microestructura monofásica a temperatura ambiente, su estructura cristalina es cúbica centrada en las caras y se obtiene adicionando elementos formadores de austenita tales como, níquel, manganeso y nitrógeno. Figura 17: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Temple Y Recocido a 1040 ºC en un AISI 316. Tomado de: Steel Heat Treatment. (George E. Totten, 2007) El níquel, y en menor extensión el manganeso, se adiciona a estos aceros para estabilizar la fase austenítica en un amplio rango de temperaturas y evitar así su transformación en martensita cuando son enfriados rápidamente a temperatura ambiente. (CENDI, 2002) 44 Figura 18: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 en estado de entrega (normalizado) a 200 y 500 aumentos respectivamente. En la figura 18, se pueden observar los límites de grano claramente, con fase de austenita, carburos de hierro y carbono. Todas las muestras presentan estructura austenítica, es decir la estructura cristalina es cúbica centrada en las caras, se muestran claramente los granos equiaxiales de austenita, coloreados de forma diferente, debido a su distinta orientación cristalográfica sobre el plano de observación. Figura 19: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en agua a) 200 aumentos, b) 500 aumentos con el reactivo de Berahá B1 45 Figura 20: Metalografias Obtenidas de unas Barra de Acero Inoxidable Austenítico 316 Bajo tratamiento térmico de sensitizacion a 500 ºC y 600ºC respectivamente durante 2 horas (Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas, 2013) Figura 21: Diagrama TTT modificado con el proceso de temple en agua para un AISI 316. Tomado de: Steel Heat Treatment. (George E. Totten, 2007) En las figuras 19 y 20 se observa un mismo material, acero inoxidable 316, y un mismo tratamiento térmico, temple en agua, pero diferentes ataques químicos, pues 46 la figura 19 fue sometida a ataque químico coloreado utilizando el reactivo de Berahá y la figura 20 tienes dos muestras que fueron sometidas a ataque químico tradicional empleando ácido nítrico más ácido clorhídrico; allí se puede ver una diferencia significativa en el análisis, pues al aplicar color, las fases pueden detallarse de una mejor manera al obtener un tinte selectivo en cada uno de los componentes revelados. En la metalografía tradicional (Figura 20) se puede observar la presencia de carburos de cromo en los límites de grano, la presencia de maclas y pequeñas imperfecciones que posiblemente se presentaron por causa de un sobre ataque. El acero inoxidable por la inmersión en agua desde la temperatura del tratamiento (1040˚C) hace posible la formación de maclas en la superficie debido a las inducciones por el choque térmico causando así, un aumento del maclado provocado por el endurecimiento. Los límites de macla inciden en el proceso de deslizamiento lo que también puede causar una deformación del metal; una macla es un tipo especial de límite de grano a través del cual existe una simetría de red especular, es decir, los átomos de un lado del límite son como imágenes especulares de los átomos del otro lado. (Universidad Politécnica de Cataluña) La precipitación de carburos se realiza en altas temperaturas es decir apenas sale del horno de forma que los carburos estén disueltos y permanecen en disolución. Las fases oscuras que se observan pertenecen a la ferrita y las claras a la austenita, los límites de grano se ven marcados con un poco de ferrita debido a la precipitación que se presenta. Figura 22: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en agua a 900°C, 500 aumentos. (Laura Hernández, 2014) 47 Figura 23: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en aire a) 200 aumentos empleando el ataque químico B1, b) 500 aumentos con ataque químico I. Figura 24: Diagrama TTT modificado con el proceso de temple en aire para un AISI 316. Tomado de: Steel Heat Treatment. (George E. Totten, 2007) El tamaño que se observa en estas imágenes es un poco mayor y su precipitación de carburos se hace de manera más lenta, en los límites de grano se observa una mayor concentración de ferrita; tiene maclas en parte de la austenita formada a altas temperaturas. 48 Figura 25: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de temple en aire a 900°C, 500 aumentos. (Laura Hernández, 2014) Figura 26: Microestructura bifásica - Aparición de martensita (agujas sombras) en una matriz austenítica, Tomado de: Influencia del Contenido de Martensita en la Vida a Fatiga de Aceros Austeníticos Metaestables (El Ouali, 2013) Se hace un temple sobre estos aceros para impedir la precipitación de fases no deseables. Eso genera una estructura austenítica con poca densidad de dislocaciones. Los defectos de apilamiento tienen una facilidad de formación debido a la baja energía de defecto por apilamiento de los aceros inoxidables austeníticos. Sin embargo, muchos carburos y fases intermetálicas pueden ser presentes y la austenita puede ser parcialmente transformada en martensita. 49 Figura 27: Deformación de Bain: Tomado de: Influencia del Contenido de Martensita en la Vida a Fatiga de Aceros Austeníticos Metaestables (El Ouali, 2013) Estructuralmente, esta transformación representa una deformación de Bain que se manifiesta en la red cristalina austenítica, asociada a un deslizamiento cristalográfico. Este mecanismo conduce a orientar las placas favorablemente para equilibrar los campos de tensiones internas. Las distorsiones en la red cristalina son debidas al exceso en carbono heredado de la fase austenítica. La estructura cristalina pasa de un FCC a una estructura cubica centrada distorsionada para poder contener el exceso de carbono. (El Ouali, 2013) La morfología de la martensita depende fuertemente de la composición química, a nivel de una placa este tipo de transformación está caracterizada por una cizalladura macroscópica en el plano. Figura 28: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de recocido a) 500 aumentos utilizando reactivo Berahá B1 b) 500 aumentos reactivo I. 50 Figura 29: Metalografía obtenida de una barra de acero Inoxidable 316 bajo tratamiento térmico de recocido a 900°C, 500 aumentos. (Laura Hernández, 2014) Figura 30: Diagrama TTT modificado con el proceso de Recocido para un AISI 316. Tomado de: Steel Heat Treatment. (George E. Totten, 2007) El tamaño observado del grano es mayor y se debe a que el enfriamiento se realiza de una manera muy lenta y no tiene contacto con el aire, en las fases se puede observar austenita con incrustaciones de ferrita debido a que se mantuvo dentro del horno. 51 9.1.2 AISI 420 Figura 31: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 en Estado Entrega a) 100 aumentos utilizando reactivo Berahá I, b) 500 aumentos con reactivo Berahá II. El acero 420 es un acero inoxidable martensitico llamado también al cromo; poseen un porcentaje de carbono (C) entre (0.15%), Cromo (Cr) (12% - 14%), Silicio (Si) (1% max), Manganeso (Mn) (1% max). La figura 31 muestra la microestructura de un acero inoxidable AISI 420 antes del tratamiento térmico de temple, en la estructura se observan granos de ferrita y carburos de cromo que se formaron durante el proceso de solidificación. Figura 32: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aceite a) 100 aumentos utilizando reactivo Berahá I, b) 1000 aumentos con reactivo Berahá B1. 52 Figura 33: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aceite a 500 aumentos utilizando reactivo Berahá I. El temple en aceite garantiza la máxima resistencia a la corrosión y tenacidad de estas aleaciones (Universidad Tecnológica Nacional); en las Figuras 32 y 33, se observa la precipitación de carburos en los bordes de grano debido al tipo de enfriamiento, sin embargo, la existencia de estos carburos es mínima debido a que después de alcanzar los 1.000 °C, estos se disuelven, además de que a altas temperaturas se ocasionan aumentos en el tamaño de grano. En esta muestra templada aceite se observa que los granos de martensita son de mayor tamaño en comparación con los de la muestra de temple en aire, esto debido a que la velocidad de enfriamiento es mucho mayor para el aceite al ser un medio de enfriamiento más severo que el aire. De acuerdo al contenido de carbono en esta aleación, se espera que la estructura cristalina de la martensita sea tetragonal compacta y así a medida que la velocidad de enfriamiento disminuye, la difusión de carbono puede ocurrir obteniendo una estructura saturada (Rufino Medina, 2011). El tamaño de grano austenítico alcanzado es mayor respecto a lo observado en la micrografía de la muestra en estado entrega debido a la mayor temperatura de austenización para este caso 1040 ºC. 53 Figura 34: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Modificado. Temple a 1000 ºC en un AISI 420. Tomado de: Steel Heat Treatment. (George E. Totten, 2007) Las muestras templadas presentan una microestructura martensitica uniforme con aparición de listones; debido a los cambios presentes a la temperatura a la que se llevó acabo el temple, son en la mayoría en el alivio de tensiones internas en el reordenamiento atómico dentro de la microestructura y en la precipitación de carburos. La apariencia de la martensita en estos aceros depende del contenido de Carbono, con el incremento de este elemento se vuelva más fina, cambiando de listones en formas en placa. Figura 35: Estructura Martensitica. Tomado de: Aceros Inoxidables Austeníticos Endurecidos por Deformación en Frio para Aplicaciones Estructurales (Marquez, 2013) 54 Figura 36: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aire a) 100 aumentos y, b) 500 aumentos con reactivo Berahá I. En la Figura 36 se pueden observar paquetes de martensita más pequeños en comparación con el temple en aceite por las razones mencionadas anteriormente de velocidad de enfriamiento menor y severidad en el mismo. Figura 37: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Temple en Aire a 500 aumentos utilizando el reactivo Berahá II. En la figura 37 se puede observar la microestructura revelada con el reactivo Berahá II, el cual permitió detallar los carburos de cromo alrededor de los granos, se muestran carburos de cromo en la martensita dispersos, es decir, no están alineados, la microestructura observada se debe a la austenización provocada a 1000°C 55 Figura 38: Proyección del diagrama ternario Fe-Cr-C modificado para un acero inoxidable martensítico. Tomado de: Steel Heat Treatment. (George E. Totten, 2007) Figura 39: Diagrama TTT para Acero AISI 420, curvas de enfriamiento continuo. (ThyssenKrupp Aceros y Servicios S.A.) La figura 39 muestra las curvas TTT (tiempo – trasformación – temperatura) que describen las microestructuras generadas fuera de equilibrio. Se observa que la presencia de cromo desplaza la curva hacia la derecha lo que favorece la templabilidad y la formación de la estructura martensítica a tasas de enfriamiento más lentas (inclusive al aire). Enfriamientos más lentos no producirán microfisuras, aumento de tensiones residuales, ni alteraciones dimensionales en las piezas tratadas. 56 Figura 40: Metalografía obtenida de una barra de acero AISI 420 bajo tratamiento térmico de Recocido a) 500 aumentos con reactivo Berahá I, b) 1000 aumentos con reactivo Berahá II. En La figura 40, Se observa la microestructura típica de un acero inoxidable martensítico en estado recocido, se perciben claramente las agujas de martensita con pequeñas variaciones en la morfología y por la temperatura alcanzada se disuelven los carburos de cromo; se logran reconocer granos de ferrita y pequeñas zonas de perlita. Debido al tratamiento realizado de recocido se presentó una formación de carburos gruesos los que redunda en un incremento de la temperatura de austenización. Figura 41: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Recocido a 880 ºC en un AISI 420 57 Figura 42: Recocido de una acero inoxidable 420, Tomado de: Analysis of AISI-SAE 420 tempering steel by Magnetic Barkhausen Noise (Rufino Medina, 2011) 9.1.3 AISI 430 De acuerdo a la información suministrada el acero será ferrítico a cualquier temperatura ya que no atraviesa ninguna línea de transformación y no podrá ser templado como es caso de esta muestra. Figura 43: Metalografía obtenida de una lámina de acero AISI 430 en estado entrega a) 200 aumentos con reactivo Berahá B1, b) 500 aumentos con reactivo Berahá I. 58 La figura 43, muestra la microestructura de una hoja laminada que consiste de ferrita y carburos formados en la dirección de laminación de la hoja. Figura 44: Metalografía obtenida de una lámina de acero AISI 430 bajo Tratamiento Térmico de Recocido a) 200 aumentos con reactivo Berahá B1, b) 500 aumentos con reactivo Berahá I. La Figura 44, es representativa de la microestructura de un acero AISI 430 que ha sido recocido a 850ºC, su estructura consiste en Ferrita y precipitados de carburos y nitruros entre los granos, que permiten visualizarse gracias a que la metalografía a color lo permite. (C. Fosca, 1996). Por la ausencia de austenita a elevadas temperaturas, el grano ferrítico crece drásticamente al enfriarse en el rango de temperatura de solidificación. (Hernández, 2010) En aleaciones inestables como el tipo 430 se exhiben una fina dispersión de precipitados dentro de la ferrita, estos precipitados son principalmente carburos o nitruros ricos en cromo. El acero AISI 430 se caracteriza por su estructura ferrítica a cualquier temperatura por consiguiente no hay transformaciones de la ferrita en austenita durante el calentamiento ni transformación martensítica en el enfriamiento. Por esta razón no hay posibilidad de regeneración del grano y la recristalización solo es posible mediante una deformación plástica en frio o mediante una deformación en caliente. 59 Figura 45: Diagrama TTT para un acero AISI 430 Utilizando el diagrama de tiempo, temperatura y transformación y de acuerdo al tratamiento de recocido realizado al material, se llevó a 850 ºC y a esta temperatura se mantuvo durante 5 minutos debido al espesor de la lámina. En el proceso los parámetros no modificaron la estructura del material, para permitir que existiera solamente ferrita y carburos siendo estos los que permitieron la recristalización del material. Figura 46: Diagrama de equilibrio binario de hierro-cromo. Recocido a 850 ºC en un AISI 430 60 Por encima de 950ºC el crecimiento de grano se intensifica por la falta de recristalización del cambio alotrópico de ferrita a austenita, el grano grueso tiene menos ductilidad y menos tenacidad que el grano fino. Los aceros inoxidables ferríticos pueden a veces no ser totalmente ferríticos generando en el calentamiento algo de austenita en el borde del grano ferrítico. Figura 47: Acero Inoxidable AISI 430 Recocido a 788ºC (Universidad Tecnologica de Pereira, 2012) La estructura consiste en una matriz de Ferrita equiaxial y partículas de carburo dispersas tal y como se muestra en la Figura 44 b. 9.2 MICRODUREZA DE FASES Al comparar los valores de microdureza obtenidos en esta investigación con los obtenidos en la revisión bibliográfica se encuentra que las mediciones realizadas arrojan valores cercanos a los teóricos, teniendo en cuenta que se realizan mediciones en diferentes granos y tratamientos térmicos. 61 9.2.1 MICRODUREZA AISI 316 Figura 48: Huella impresa sobre la superficie de un acero AISI 316. Fuente: El Autor Tabla 6: Valores de microdureza para un acero AISI 316. Fuente el autor 62 Figura 49: Gráfico de microdureza para un acero AISI 316. Fuente: el autor Teóricamente se encuentra que la austenita es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción de carbono en hierro gamma tiene una dureza aproximada de 305 Vickers. (Universidad Autónoma de Madrid, s.f.). En la Tabla 6 se puede observar que la dureza disminuye cuando se realizan tratamientos térmicos por temple, razón por la cual no se recomienda realizar endurecimientos por temple en este tipo de material. 9.2.2 MICRODUREZA AISI 420 Figura 50: Huella impresa sobre la superficie de un acero AISI 420. Fuente: El Autor 63 Tabla 7: Valores de microdureza para un acero AISI 420. Fuente el autor Figura 51: Gráfico de microdureza para un acero AISI 420. Fuente: el autor Después de la Cementita es el constituyente más duro de los aceros, la Martensita como se observa anteriormente, se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporción de Carbono en la Martensita no es constante, esta varia hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el contenido de Carbono. Su dureza esta alrededor de 540 Vickers (Universidad Autónoma de Madrid, s.f.).Los valores bajos presentados en la Figura 51 hacen referencia a la microdureza en el grano de Ferrita. 64 9.2.3 MICRODUREZA AISI 430 Tabla 8: Valores de microdureza para un acero AISI 430. Fuente el autor Figura 52: Gráfico de microdureza para un acero AISI 430. Fuente: el autor La Ferrita es el más blando y dúctil constituyente de los aceros, cristaliza en una estructura BCC (Cubica Centrada en el Cuerpo) y tiene una dureza de 95 Vickers (Universidad Autónoma de Madrid, s.f.), cuando es elevado el material a altas temperaturas y posteriormente enfriado se produce una disminución en la plasticidad y tenacidad de este material, como se puede observar en la Tabla 8. 65 9.3 MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE BARRIDO 9.3.1 MEB AISI 316 Figura 53: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 316 Estado Entrega 1000 Aumentos Tabla 9: Composición Química AISI 316 Estado Entrega 66 Figura 54: Espectro 316 Estado Entrega La Figura 53, a 1000 aumentos muestra una micrografía del material base 316, puede observarse una microestructura compuesta de granos equiaxiales de austenita. Se evidencia una variación en el tamaño de grano, diferencia que puede ser debida en la velocidad de deformación y temperatura. Se observan límites de grano que juegan un papel importante, ya que son considerados defectos cristalinos, que frenan el movimiento de dislocaciones. Tabla 10: Composición Química AISI 316 Recocido 67 Figura 55: Espectro 316 Recocido Tabla 11: Composición Química AISI 316 Temple en Aire 68 9.3.2 MEB AISI 420 Figura 56: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Estado Entrega Figura 57: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Estado Entrega En las figuras 56 y 57 se puede observar la morfología propia de la martensita en el acero AISI 420 antes del debido tratamiento térmico. 69 Figura 58: Espectro 420 Estado Entrega Tabla 12: Composición Química AISI 420 Estado Entrega 70 Figura 59: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Recocido Figura 60: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Recocido Se observa que la morfología de la martensita presente es diferente surgen listones mucho más pequeños y delgados además de espacios entre ellos ocupado por una cantidad de puntos blancos en apariencia los cuales son carburos que se precipitan debido a que alcanzan la temperatura suficiente y son los responsables de endurecimiento posterior. Las figuras 59 y 60 muestran los análisis de microscopia electrónica de barrido de los carburos de cromo. El análisis cualitativo reveló altos contenidos de cromo en 71 los carburos de morfología esferoidizada y facetada en un fondo de martensita. Los carburos presentaron elevadas cantidades de C además de las de Cr. El espectro de la figura 61 muestra la presencia de cromo y carbono. Figura 61: Espectro 420 bajo tratamiento de Recocido Tabla 13: Composición Química AISI 420 Recocido 72 En el análisis realizado con Microscopia Electrónica de Barrido corroboran los resultados obtenidos en la microscopia óptica tal y como se observan en la Figura 62. Se observa martensita en placas con pequeñas incrustaciones de carburos al interior de los granos. Figura 62: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Templado en Aceite Figura 63: Espectro 420 Temple en Aceite 73 Tabla 14: Composición Química AISI 420 Temple en Aceite Figura 64: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Temple en Aire Figura 65: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 420 Temple en Aire 74 En las figuras 64 y 65 se pueden observar con mayor claridad las precipitaciones de carburos en los bordes del grano. Figura 66: Espectro 420 Temple en Aire Tabla 15: Composición Química AISI 420 Temple en Aire 75 9.3.3 MEB AISI 430 Figura 67: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 430 Estado Entrega Figura 68: Espectro 430 Estado Entrega 76 Tabla 16: Composición Química AISI 430 Estado Entrega Figura 69: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 430 Recocido Figura 70: Microscopía Electrónica de Barrido AISI 430 Recocido 77 Figura 71: Espectro 430 Estado Recocido Tabla 17: Composición Química AISI 430 Recocido 9.4 FRACCIÓN VOLUMÉTRICA La metalografía cuantitativa pudiera definirse como la técnica de muestreo utilizada para cuantificar los aspectos morfológicos de las imágenes obtenidas de un material mediante microscopía óptica, microscopía de barrido o microscopía de transmisión. En este documento se presentan dos maneras de realizar la fracción volumétrica, una de manera manual, otra automática, debido a que algunas muestras no permitían la visualización automática de las fracciones de volumen. 78 9.4.1 AISI 316 En la muestra de acero inoxidable AISI 316 en estado entrega se evidenció una microestructura del acero inoxidable austenítico que consiste en granos de austenita libres de precipitados y otras fases, razón por la cual no se realiza fracción volumétrica. Figura 72: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 316 Temple Agua 200x 79 Figura 73: Fracción Volumétrica 316 Temple en Agua 200x En este caso el acero inoxidable AISI 316 se llevó a una temperatura de 1040°C y se realizó un temple en agua, se aprecia la presencia de maclas de deformación en el interior de la austenita, razón por la cual la coloración no se da de una manera uniforme y por ésta razón la fracción volumétrica da porcentajes diferentes en dos zonas de observación evidentes. Debido a que se realizó un procedimiento de fracción volumétrica manual, no fue posible estimar el porcentaje de precipitados de carburos alrededor de los granos de austenita, sin embargo, se aprecian en las micrografías del material. 80 Figura 74: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 316 Temple Aire 200x Figura 75: Fracción Volumétrica 316 Temple Aire 200x En este caso el acero inoxidable AISI 316 se llevó a una temperatura de 1040°C y se realizó un temple en aire, igual que en los demás casos, la fracción volumétrica indica que hay dos zonas de observación claras, pero la coloración se da de manera diferente sobre la estructura austenítica, debido a la distinta orientación cristalográfica sobre el plano de observación, además por el tipo de tratamiento térmico empleado se da un crecimiento en el tamaño de grano en comparación con las muestras en estado entrega, razón por la cual se pueden presentar estados tensionales diferentes en los granos de austenita, dependiendo de su orientación, de modo que en el momento de impregnar la superficie con el reactivo, éste revela tonalidades diferentes en la austenita. 81 Figura 76: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 316 Recocido 200x Figura 77: Fracción Volumétrica 316 Recocido 200x Debido a que el Recocido fue efectuado bajo una temperatura de 1040ºC el material presenta una estructura austenítica equiaxial compuesta de granos poligonales y maclas, por lo anterior el análisis de fracción volumétrica indica que el 47% de la 82 muestra hace parte de las maclas de recocido, sin embargo, la variación en el volumétrica indica un ataque no uniforme sobre la superficie. 9.4.2 AISI 420 Figura 78: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Recocido 1000x 83 Figura 79: Fracción Volumétrica 420 Recocido a 1000x De acuerdo a la Figura 79; la Fase A (Rojo) corresponde a una matriz Ferrita la cual constituye el 73,64 %, las pequeñas colonias de Perlita en los límites de grano se evidencian en la Fase B (Verde) con un 26,2%. Figura 80: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Temple en Aceite 500x 84 Figura 81: Fracción Volumétrica 420 Temple en Aceite 500x De acuerdo a la Figura 81; la Fase A (Rojo) corresponde a martensita la cual constituye el 57,89 %, la Fase B (Verde) granos de austenita 41,89%. Figura 82: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Temple en Aire 500x 85 Figura 83: Fracción Volumétrica 420 Temple en Aire 500x De acuerdo a la Figura 83; la Fase A (Rojo) corresponde a Granos de austenita la cual constituye el 51,61 %, la Fase B (Verde) martensita 48,04%. Figura 84: Análisis de Fracción volumétrica en software Axiovision en un AISI 420 Estado Entrega 500x 86 Figura 85: Fracción Volumétrica 420 Estado Entrega 500x De acuerdo a la Figura 85; la Fase A (Rojo) corresponde a agujas de Martensita el cual constituye el 76,46 %, la Fase B (Verde) Granos de Austenita 20,79%. 9.4.3 AISI 430 Figura 86: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 430 Estado Entrega 500x Figura 87: Fracción Volumétrica 430 Estado Entrega 500x 87 Figura 88: Red de puntos para estimación volumétrica en un AISI 430 Recocido 500x Figura 89: Fracción Volumétrica 430 Recocido 500x 88 El procedimiento para el acero inoxidable AISI 430 se realizó de manera manual, debido a que, por el tipo de material y el tratamiento térmico realizado, se encuentra una sola fase la cual es ferrita que puede incluir carburos de cromo dispersos, los cuales hacen parte de este 32%. 10. PRESUPUESTO Y FUENTES DE FINANCIACIÓN DESCRIPCIÓN Acero para muestras Lijas para el pulido metalográfico Químicos para coloración metalográfica Microscopía electrónica de Barrido Subtotal Impresión Documentación Encuadernación Imprevistos Total Presupuestos COSTO ASOCIADO $ 50.000 FUENTE DE FINANCIACIÓN Personal $ 50.000 Personal $200.000 Personal $ 390.000 Personal $ 690.000 $ 46.000 $ 32.000 $ 60.000 $ 828.000 Personal Personal Personal Tabla 18: Presupuesto y fuentes de financiación. Elaborado por: El Autor 89 11. CRONOGRAMA Tabla 19: Cronograma de actividades 90 12. CONCLUSIONES 1. La técnica de metalografía a color empleada en este trabajo permitió identificar las fases y microestructura de los aceros inoxidables AISI 316, 420 Y 430, de manera más detallada frente al proceso de metalografía convencional debido a que se observaron detalles que en una micrografía convencional no se pueden. 2. Se logró obtener el reactivo que reveló las estructuras de los materiales variando las concentraciones de los químicos en la preparación. 3. Es posible obtener distintos resultados en las técnicas de metalografía a color dependiendo de los reactivos que sean utilizados, aunque su obtención es difícil, se lograron resultados con algunos de los reactivos sugeridos por diferentes autores, que brindaron un gran valor de color y tinte en el grabado para el estudio de la microestructura de los aceros AISI 316, 420 y 430. 4. Se logró una identificación apropiada de las fases en los aceros inoxidables 316, 420 y 430, utilizando la técnica de metalografía a color, técnica que puede ser de gran utilidad en los estudios metalográficos cuantitativos. En comparación con las imágenes habituales, se pudo obtener información e interpretación favorable además de identificar por medio de los colores, la delimitación de matrices, la revelación y orientación del grano por el tinte selectivo en función de la composición química. 5. Los reactivos empleados revelaron claramente la estructura del grano a pesar de que los materiales escogidos son de difícil grabado, en comparación con otros materiales, como, por ejemplo, aceros al carbono. 6. Las observaciones realizadas a los tratamientos térmicos de las muestras fueron las deseadas de acuerdo a los diagramas TTT y diagramas de fases teniendo en cuenta que la temperatura empleada fue recomendada en la ficha técnica por los proveedores del material. 7. Se logra una observación clara de las estructuras diferenciando fases, incrustaciones, límites de grano, precipitación de carburos, maclas, gracias a la técnica empleada de metalografía a color para estos aceros, a pesar de 91 que la metalografía convencional permite estimar algunos de estos hallazgos la metalografía a color lo confirma. 8. El tipo de metalografía empleada puede ser de gran utilidad en los estudios metalográficos cuantitativos, debido a que facilitó la identificación en porcentaje de fase de los constituyentes de los aceros inoxidables AISI 316, 420 y 430. 9. Teniendo en cuenta el grabado a color que permite ésta técnica de metalografía sobre la superficie, se facilitó la observación de las diferentes fases en el microdurómetro, lo que permitió hacer una indentación en diferentes granos para medir su dureza y validarla con los valores teóricos. 10. El tamaño de grano varía dependiendo de las temperaturas a las cuales es llevado un material y del tratamiento térmico que sea aplicado. La técnica de metalografía a color empleada permitió ver claramente el cambio efectuado en el tamaño de los granos cuando las muestras fueron sometidas a diferentes tratamientos térmicos. 11. Teniendo en cuenta que la estimación de fracción volumétrica se realizó por dos métodos, de manera manual y con la ayuda del software axiovision se concluye que, aunque el método de la rejilla arroja datos confiables, el software brinda datos más precisos, sin embargo, no se realizaron todos los procedimientos por éste método debido a la dificultad en la observación de los granos de algunas micrografías. 12. En comparación con la metalografía tradicional (escala de grises), la metalografía a color permitió la identificación de la microestructura de un material de una manera más clara, debido a que el ojo humano puede distinguir más fácilmente una gama amplia de colores que la escala de grises. 13. Los resultados obtenidos en la metalografía de un material, bajo las mismas condiciones de preparación, con ataques químicos distintos, muestran una gran diferencia en la identificación de inclusiones o fases por las características que brinda la técnica de ataque coloreado. 92 13. RECOMENDACIONES Las siguientes recomendaciones son dadas con respecto al desarrollo y ejecución de este proyecto, con el fin de que en futuras investigaciones se optimicen los resultados obtenidos. En cuanto al alistamientos de las muestras se recomienda tener cuidado con el pulido de los aceros inoxidables, pues la etapa de pulido es sin duda la más importante en la técnica de ataque coloreado, debido a que se evidencian fácilmente los defectos de pulido que no se logran detectar con otros procedimientos de ataque metalográfico. Para el desbaste manual se recomienda el empleo de varias etapas de pulido mediante el uso de papel lija de diferentes gramajes lo anterior con el objetivo de obtener una superficie completamente plana y minimizar el tiempo de pulido en la fase de brillo espejo. Los paños que se recomiendan para el pulido manual de acuerdo a la experiencia, son paño para billar acrílico y lana polar, sin embargo, se obtienen mejores resultados con los discos especializados para pulido metalográfico. La velocidad de pulido juega un papel importante debido a que si se hace a una alta velocidad puede llegar a quemarse la superficie de la muestra y desprendimiento de material que puede contener detalles importantes en el momento de la observación. Después de la adecuada preparación se la superficie, la muestra debe ser limpiada cuidadosamente para evitar que partículas del proceso de pulido queden adheridas, lo cual interfiere en la deposición de la película de color que proporciona el reactivo, para esto se recomienda limpiar con alcohol la muestra antes de realizar el proceso de ataque. Una vez concluido el ataque, la muestra se extrae del reactivo, se enjuaga en agua, luego en alcohol y, finalmente, se seca, empleando aire caliente. Lo anterior con el fin de apreciar la coloración final y definitiva de la muestra metalográfica, que muchas veces suele diferir bastante de la coloración obtenida en la muestra húmeda inmediatamente después de la remoción del reactivo. Para la preparación de los reactivos empleados se recomienda usar balanzas electrónicas que permitan tener una exactitud del uso de cada reactivo debido a que las proporciones son muy pequeñas. 93 En este proyecto se emplearon los siguientes reactivos en la técnica de ataque químico a color, es el reactivo de Berahá, que contiene ácido clorhídrico (HCl), Metabisulfito de Potasio (K2S2O5) y Bifluoruro de amonio (NH4FHF), adicional a este, se utilizó una versión modificada del mismo, también conocida como reactivo de Bloech y Wedl, el cual contiene únicamente ácido clorhídrico y metabisulfito de potasio. Sin embargo, algunos de los químicos de estos reactivos usados fueron químicos industriales y no químicos puros por su elevado costo y disponibilidad en el país. 94 14. BIBLIOGRAFÍA Amitava Ray, S. K. (Mayo de 1996). ScienceDirect. Recuperado el Agosto de 2013, de ELSEVIER: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580396000228 ASTM Internacional. (2004). E 92 - 82: Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials. West Conshohocken. ASTM International. (Junio de 2011). ASTM International. Recuperado el Septiembre de 2013, de http://www.astm.org/Standards/E407.htm B. Suárez-Peña, J. A.-L.-V. (2010). Metalografía a color en aleacionesAl-Si comerciales. Optimización de las técnicas de caracterización microestructural mediante microscopía óptica de reflexión. Revista de Metalurgia, 10. Borja, J. M. (2014). Escuela Universitaria Ingeniería Técnica Industrial Zaragosa. Recuperado el 2015, de http://zaguan.unizar.es/record/15908/files/TAZPFC-2014-366.pdf C. Fosca, C. M. (1996). Revista de Metalurgia. Recuperado el 09 de 2013, de http://revistademetalurgia.revistas.csic.es/index.php/revistademetalurgia/arti cle/view/904/917 CENDI. (Mayo de 2002). IMINOX. Recuperado el Enero de 2014, de Manual Acero Inoxidable: http://www.iminox.org.mx/pdf/manual1.pdf D. E. NELSON, W. A. (Febrero de 1985). ScienceDirect. Recuperado el Agosto de 2013, de ELSEVIER: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S104458039700140X D. E. NELSON, W. A. (Febrero de 2000). ScienceDirect. Recuperado el Agosto de 2013, de ELSEVIER: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S104458039700140X El Ouali, A. (Febrero de 2013). Universidad Politecnica de Cataluña. Obtenido de http://upcommons.upc.edu/handle/2099.1/19629 George E. Totten, P. F. (2007). Steel Heat Treatment Handbook. Portland: Taylor & Francis Group. 95 Hernández, J. V. (2010). Fabricación y caracterización del Acero Inoxidable 430 como estándar en las pruebas de Polarización de acuerdo a la norma ASTM G5. México D.F: Instituto Politécnico Nacional. Laura Hernández, L. H. (2014). TÉCNICA DE METALOGRAFÍA A COLOR APLICADA A UN ACERO INOXIDABLE 316. Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Marín, J. V. (2009). IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE FASES EN ACERO INOXIDABLE ASTM A743 GRADO CA6NM MEDIANTE LA TÉCNICA DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X. Medellín: Universidad Nacional de Colombia. Marquez, N. P. (Junio de 2013). Universidad de Cádiz. Obtenido de http://rodin.uca.es/xmlui/handle/10498/15565 metalurgia, E. d. (Junio de 2011). Elementos de metalurgia. Obtenido de Tecnología del acero: http://elementosdemetalurgia.blogspot.com.co/2011/06/tecnologia-delacero-tratamientos.html metalurgicos, P. q. (Noviembre de 2009). blogspot.com. Recuperado el Agosto de 2013, de http://procesosquimicosymeatalurgicos.blogspot.com/2009/11/procesosmetalograficos.html Peter J. Szaboa, I. K. (Mayo de 2010). ScienceDirect. Recuperado el 2013, de ELSEVIER: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580310001403 Revista digital para profesionales de la enseñanza. (Noviembre de 2011). Temas para la educación. Recuperado el 2013, de http://www2.fe.ccoo.es/andalucia/docu/p5sd8732.pdf Rufino Medina, C. P. (Octubre de 2011). Obtenido de http://www.ndt.net/article/panndt2011/papers/115_MEDINA%20AGUAS_Re v2.pdf SUMITEC. (s.f.). Suministros Técnicos S.S. Recuperado el 2015, de http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%20420.pdf 96 The University of Vermont. (s.f.). Phase Transformation and Microstructure. Recuperado el 1 de Diciembre de 2015, de http://www.uvm.edu/~dhitt/me124/JominyNotes.pdf ThyssenKrupp Aceros y Servicios S.A. (s.f.). Catálogo Comercial. Obtenido de http://www.thyssenkrupp.cl/archivos/TK_-2083_Supra.pdf Universidad Autónoma de Madrid. (s.f.). Aceros: Aleaciones Hierro-Carbono. Recuperado el Junio de 2016, de https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/fases% 20del%20acero.htm#_top Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas. (2013). Identificacion de Microestructuras en un Acero Inoxidable Austenitico 316 Sometido a Tratamiento de Sensitizacion. Bogota: Universidad Distrital. Universidad Politécnica de Cataluña. (s.f.). Obtenido de https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3187/417811.pdf?sequence=1&isAllowed=y Universidad Tecnologica de Pereira. (Julio de 2012). Universidad Tecnologica de Pereira. Obtenido de http://blog.utp.edu.co/metalografia/7-acerosinoxidables/#parte5 Universidad Tecnológica Nacional. (s.f.). Universidad Tecnológica Nacional Cátedras Mecánica. Recuperado el Mayo de 2016, de Metalografía y Tratamientos Térmicos: https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalograf ia/16-_TT_aceros_inoxidables_v2.pdf Venkannah, S. (Agosto de 2004). University of Mauritius. Recuperado el 2015, de Materials Sience MECH-2121: http://www.uom.ac.mu/faculties/foe/mped/students_corner/practical.pdf Voort, G. F. (2005). Microscopy Today. Recuperado el Agosto de 2013, de Color Metallography: http://mme.iitm.ac.in/gphani/lib/exe/fetch.php/om:vandervoort.pdf 97
