Dureza De Vickers

LAFISO | LABORATORIO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES ó DE BIOMATERIALES Año 2012 UNT |

Ensayo de Metalografía y Dureza de Vickers



Metalografía y Dureza de Vickers

Resumen:
El objetivo de este informe es analizar la microestructura de una probeta de acero fracturada previamente durante un ensayo de tracción. Para esto fue necesario observar al microscopio distintas zonas de lamisma. Se realizó un corte transversal en la zona alejada de la estricción donde se supone que la misma no sufrió deformación plástica, y en la zona del cuello de botella donde se produjo la rotura. También se realizaron cortes longitudinales en la estricción y en la zona alejada.
Estas cuatro muestras fueron debidamente preparadas para ser analizadas utilizando el microscopio.
Con la ayuda deun software micrográfico se recogieron las imágenes de las estructuras internas de las muestras. El objetivo del ensayo fue determinar el tamaño promedio de grano de las mismas y comparar estos datos, observando como influye la aplicación de esfuerzos de tracción en las microestructuras cristalinas de las distintas zonas de la probeta de acero.

Palabras claves
- Dureza de Vickers
-Microestructura
- Metalografía
- Limite de grano

Introducción
Determinadas propiedades de los sólidos dependen de la estructura cristalina del material, es decir, de la ordenación espacial de átomos, iones y moléculas. En los sólidos cristalinos, los átomos se ubican según un modelo ordenado y periódico, a diferencia de los materiales no cristalinos amorfos, en donde los átomos tienenuna distribución desordenada y al azar (figura 1).

Figura 1. Izquierda: estructura no cristalina o amorfa. Derecha: estructura cristalina.


En la realidad ningún sólido presenta una estructura cristalina perfecta; todos tienen un gran número de imperfecciones de diversa índole que afectan propiedades como la conductividad eléctrica, la tensión de fluencia y las propiedades mecánicas engeneral. Estos defectos no siempre son negativos y algunas veces son introducidos deliberadamente para obtener una característica específica en el material.
Podemos clasificar estos defectos cristalinos según su dimensión y su geometría.
Para nuestro análisis, son importantes los defectos de superficie. Entre ellos encontramos defectos de apilación en los planos atómicos; límites de fase; lassuperficies externas, que constituyen en sí el defecto más evidente (al no estar enlazados todos sus átomos se encuentran en un estado de mayor
energía); y los límites de grano que separan regiones que tienen diferente estructura cristalina u orientación cristalina.
En el proceso de solidificación de un material cristalino (figura 2), aparecen pequeños núcleos o gérmenes de cristales en la faselíquida que van creciendo a medida que desciende la temperatura. De esta forma cada núcleo da origen a un grano cristalino. Como en general hay muchos núcleos en el líquido original, el sólido obtenido es un policristal cuyos granos tienen la misma estructura pero distinta orientación, como se ve en la figura 3.



Figura 2. Solidificación de un material cristalino.
Figura 3. Granos deun policristal.













Este cambio en las orientaciones de los cristales también puede deberse a la presencia de dislocaciones en el material, en este caso decimos que se trata de un límite de grano de ángulo pequeño, ya que la diferencia de orientación es pequeña también (figura 4).

Figura 4. Orientaciones de los límites de grano.En un material policristalino el límite de grano es una región muy energética ya que se concentran la mayoría de las imperfecciones del material, en ese lugar migran las impurezas, hay dislocaciones y además los átomos se encuentran en mayor estado energético ya que no están todos enlazados con sus vecinos. La cantidad de energía en el borde depende del grado de desorientación...