UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA COSTA GRANDE DE GUERRERO

 

Actividad 2.2 Microscopía Metalográfica.

 

ALUMNO:

JAVIER VEJAR ABARCA

 

PROFESOR:

ING. LUIS FERNANDO SALGADO MATA

GRUPO:

MI8-1

CARRERA:

INGENIERIA EN MANTENIMIENTO ÁREA INSTALACIONES

MATERIA:

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

INTRODUCCIÓN

La metalografía es la ciencia que estudia las características micro estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.

Mucha es la información que puede suministrar un examen metalográfico, para ello es necesario obtener muestras que sean representativas y que no presenten alteraciones debidas a la extracción y/o preparación metalográfica.

El análisis metalográfico es el estudio microscópico de las características estructurales de un metal o aleación. Es posible determinar el tamaño de grano, y el tamaño, forma y distribución de varias fases e inclusiones que tienen efecto sobre las propiedades mecánicas del metal.

La metalografía es la preparación de especímenes para realizar una examinación microscópica seguida de un estudio de la microestructura en relación a las propiedades físicas, mecánicas y el método de fabricación de una aleación o material en particular. Esta técnica, como muchas otras, se complementa con otras técnicas, principalmente de microscopia y de análisis de imágenes. Los pasos primordiales de un ensayo metalográfico son: corte, montaje, desbaste, pulido, ataque químico y análisis microestructural.

LINK DE LA PRESENTACIÓN EN CANVA

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OBJETIVOS

Objetivo general:

El objetivo del Análisis Metalográfico es la obtención de información del material por medio de la microestructura de estos, los cuales son posteriormente analizados en un microscopio. ... Corte: Cortamos los materiales con equipos especiales para la obtención de una mejor planicidad en la cara del material a analizar.

Microscopía metalográfica.

• Microscopía Óptica (MO)

La microscopía óptica nos permite conocer la microestructura de muestras biológicas e inorgánicas mediante la interacción con un haz de luz (fotones).

Los aumentos en MO vienen dados por el producto del la magnificación de los oculares con la de las lentes-objetivos.

Para ver las imágenes de esta interacción se hace uso de los microscopios ópticos

El microscopio óptico común está conformado por tres sistemas:

• El sistema mecánico está constituido por una serie de piezas en las que instaladas las lentes, que permiten el movimiento para el enfoque. Y una pletina donde se coloca la muestra.
• El sistema óptico comprende un conjunto de lentes, dispuestas de tal manera que producen el aumento de las imágenes que se observan a través de ellas.
• El sistema de iluminación comprende las partes del microscopio que reflejan, transmiten y regulan la cantidad de luz necesaria para efectuar la observación a través del microscopio. Cuando hacemos uso de la luz incidente o reflejada de forma directa se trabaja en MO de Campo Claro.

El método de visualización de Campo Oscuro utiliza un haz enfocado de luz muy intensa en forma de un cono hueco concentrado sobre el espécimen. El objeto iluminado dispersa la luz y se hace así visible contra el fondo oscuro que tiene detrás, como las partículas de polvo iluminadas por un rayo de sol que se cuela en una habitación cerrada. Por ello las porciones transparentes del espécimen quedan oscuras, mientras que las superficies y partículas se ven brillantes, por la luz que reciben y dispersan en todas las direcciones. Esta forma de iluminación se utiliza para analizar elementos biológicos transparentes y sin pigmento, invisibles con iluminación normal. También es muy utilizado en la observación de muestras metalogràficas (metá licas o no) para la observación de detalles en superficies con alta reflectancia

El sistema de visualización de Contraste de Fases permite observar células sin "colorear" y resulta especialmente útil para células vivas. Este aprovecha las pequeñas diferencias de los índices de refracción en las diferentes partes de una célula y en diferentes partes de una muestra de tejido. La luz que pasa por regiones de mayor índice de refracción experimenta una deflexión y queda fuera de fase con respecto al haz principal de ondas de luz que pasaron la muestra. Además junta otras longitudes de onda fuera de fase por medio de una serie de anillos ópticos del objetivo y del condensador, y entonces anula la amplitud de la porción fuera de fase inicial del haz de luz y produce un contraste de utilidad para la obtención de la imagen. Las partes oscuras de la imagen corresponden a las porciones densas del espécimen, las partes claras de la imagen corresponden a porciones menos densas. Por lo tanto estos microscopios se utilizan para observar células vivas, cultivos celulares, plancton marino y de aguas dulces, tejidos vivos y cortes semifinos no coloreados. Dos modificaciones del microscopio de fase son el microscopio de interferencia y el microscopio de interferencia diferencial.

Los microscopios de luz polarizada son microscopios a los que se les han añadido dos polarizadores (uno entre el condensador y la muestra y el otro entre la muestra y el observador), el material es un cristal de cuarzo y un cristal de Nicol dejando pasar únicamente la luz que vibra en un único plano (luz polarizada). Algunos compuestos inorgánicos responden al efecto de la luz, éstos tienen un alto grado de orientación cristalina (sustancias anisótropos),  que hace que la luz que lo atraviesa pueda hacerlo en determinados planes vibratorios atómicos. El prisma de Nicol permite el paso de luz en un solo plano, así el cuarzo gira la posición de polarización, facilitando la identificación de sustancias que extinguen la luz. Al fenómeno de extinción de luz causado por estos planes atómicos y orientaciones moleculares se llama birrefringencia. Este tipo de microscopio se usa para poder identificar mejor sustancias cristalinas o fibrosas (como el citoesqueleto), sustancia amiloide, asbesto, colágeno, cristales de uratos, queratina, sílice, y otras de origen exógeno. Y en materiales metálicos e inorgánicos diferentes direcciones de cristalización.

Si cambiamos el espectro de luz visible para el rango del infrarrojo o ultravioleta haremos uso de los microscopios de IR o Fluorescéncia.

Equipos

En los SCT disponemos de un microscópio óptico, Olympus BX60 : transmisión-reflexión, campo claro-campo oscuro y con luz polarizada en modo de transmisión y un sistema de adquisición de imágenes digital Motic 3, disponemos también en accesorios para el acoplamiento de cámaras digitales.

También disponemos de un microscópio óptico invertido (preparado para observar cultiuvos celulares, plancton, mostras de aguas...) en camp claro y con contraste de interferencia, y un sistema de adquisición digital. És un Zeiss Axiovert 100 .

                                                      

• Microscopía Electrónica de Barrido (MEB)

FUNDAMENTO

El Microscopio electrónico de barrido o SEM (Scanning Electron Microscope), es aquel que utiliza un haz de electrones en lugar de un haz de luz para formar una imagen. Tiene una gran profundidad de campo, la cual permite que se enfoque a la vez una gran parte de la muestra. También produce imágenes de alta resolución, que significa que características espacialmente cercanas en la muestra pueden ser examinadas a una alta magnificación. La preparación de las muestras es relativamente fácil pues la mayoría de SEMs sólo requieren que estas sean conductoras.

En el microscopio electrónico de barrido la muestra generalmente es recubierta con una capa de carbón o una capa delgada de un metal como el oro para darle propiedades conductoras a la muestra. Posteriormente es barrida con los electrones acelerados que viajan a través del cañón. Un detector mide la cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres dimensiones, proyectados en una imagen de TV o una imagen digital. Su resolución está entre 4 y 20 nm, dependiendo del microscopio. Inventado en 1931 por Ernst Ruska, permite una aproximación profunda al mundo atómico. Permite obtener imágenes de gran resolución en materiales pétreos, metálicos y orgánicos. La luz se sustituye por un haz de electrones, las lentes por electroimanes y las muestras se hacen conductoras metalizando su superficie.

EQUIPAMIENTO

Microsopio electrónico de Barrido JEOL JSM-6460LV con detectores de electrones retrodispersados, electrones secundarios y energía dispersiva de Rayos X.

El detector de energía dispersivas X-MaxN es un detector de área que permite realizar análisis de composición químico elemental de una gran variedad de muestras de forma puntual, de área, mapping, etc.

Este equipo permite obtener fotografías por sistema de microscopía electrónica a alto vacío de hasta 300.000 aumentos. Dispone de un sistema de bajo vacío que permite obtener imágenes de muestras poco o no conductoras.

En el servicio se cuenta con un equipo de metalización con Au y C (Emitech 500).

CAMPO DE APLICACIÓN

Fotografiado de muestras a alta resolución.

Análisis de composición química elemetal.

• Microscopía Electrónica de Transmisión (MET)

Es un instrumento científico con un peso aproximado de una tonelada y con una columna de alrededor de 1.5 metros de altura donde se utiliza alto voltaje para producir y enfocar un haz de electrones acelerados en alto vacío que al impactar en una de las caras de una muestra de tejido ultradelgada forman una imágen al emerger por la cara contraria. Con este instrumento que alcanza aumentos de 1000 000x hoy en día es posible ver desde los cromosomas y las moléculas de ADN (ácido desoxiribonucleico) hasta átomos con un poder de resolución de 0.2 nm.
La adaptación del MET para la observación de muestras biológicas trajo consigo el desarrollo de equipos y accesorios especiales para el procesamiento de las mismas como el ultramicrotomo y la cuchilla de diamante para poder obtener cortes de tejido ultrafinos que soporten el haz de electrones y el alto vacío, así como procedimientos histológicos con fijadores químicos y agentes contrastantes especiales para la preparación de las muestras.

El MET está compuesto por la columna que genera el haz de electrones, un sistema de alto vacío, un sistema de enfriamiento, corrientes de alimentación y un sistema de registro de la imagen. La imagen formada por los electrones es proyectada en dos dimensiones sobre una pantalla fluorescente y puede ser obtenida finalmente a través de una película fotográfica o de una cámara digital en una computadora..

La Unidad de Microscopía Avanzada del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic® del INECOL cuenta con un Microscopio Electrónico de Transmisión JEOL JEM 1400Plus. Brinda el Servicio de Microscopía Electrónica de Transmisión y la asesoría técnica para la preparación y estudio de muestras biológicas.

CONCLUSIONES

El ensayo de metalografía nos ayuda a identificar las diferentes estructuras del acero y relacionarlas con las propiedades físicas y mecánicas. Es necesario tener un patrón base (folleto) de las estructuras para poder compararlas y determinar a qué tipo de microestructura corresponde. Para que la prueba se realice de manera adecuada y de resultados correctos es necesario una buena preparación de la probeta.

BIBLIOGRAFÍA

Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) | Universidad de Burgos. (s. f.). Parque cientifico tecnologico. Recuperado de: https://www.ubu.es/parque-cientifico-tecnologico/servicios-cientifico-tecnicos/microscopia/microscopia-electronica-de-barrido-meb

PreparaciÃ3n de muestras para el microscopio de barrido : Servicio de Microscopía ElectrÃ3nica : UPV. (s. f.). Servicio de Microscopía Electrónica. Recuperado de: http://www.upv.es/entidades/SME/info/753330normalc.html

Balears, U. D. L. I. (2021, 25 febrero). Microscopía óptica. Servicios Cientificotécnicos. Recuperado de: https://sct.uib.es/Instruments-i-equips-dels-Serveis-Cientificotecnics/Area-de-microscopia-optica-i-electronica/Microscopia-optica.cid108042