Unidad 3. Estructura de los materiales. Imperfecciones
2- Fundamentos de la Metalografia y Materialografia
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2.4.3 La forma de los granos

El bronce al aluminio esquematizado en la figura 3.16 muestra como unidad del esquema, figuras poligonales con conexiones quebradas y agudas y de formas variadas. Este tipo de grano se denomina equiaxial pues no existe ningún eje cristalino privilegiado en el crecimiento del monocristal. Si alguna dimensión es más alargada obedece a la casuística justificada desde la óptica de la aleatoriedad de la conformación.

Por contra, el latón 65Cu35Zn muestra un ensamblado de configuración distinta. En el croquis de la figura 3.17 se realiza un esquema de la microestructura observada en este material, bien por microscopía óptica o electrónica.


Figura 3.18. Esquema de la microestructura del latón 65/35.
Estos granos son denominados dendríticos por cuanto muestran acu-sado alargamiento del grano en una dirección definida, y formas redon-deadas semejante a raci-mos de uva.

También podemos observar que este tipo de grano esta rodeado por un borde mucho más definido, más grueso, que en la estructuras equiaxial, lo que puede percibirse con mayor claridad en el detalle de las dendritas del microscopio electrónico a 1000X, figura 3.16.

Existen dos formas muy diferenciadas de formas de granos:

A) de contornos poligonales equiaxiales y 
B) de contornos esféricos en forma de racimos, dendritas.

2.4.4 La dimensión de los granos

Usamos las micrografías obtenidas por MEB pues aparece perceptible la escala en micras, junto a la fotografía. En el caso del bronce al aluminio, la fase clara queda definida por dimensiones desde 10 a 20 micras, mientras que la fase oscura es más variable, pudiendo encontrar valores desde 5 hasta 40 micras.

Por su parte, analizando los granos dendríticos del latón, también en la micrografía MEB a 250X, figura 3.15, observamos que son mucho más grandes, con anchos que alcanzan como mínimo las 40 micras y largos mínimos de 160 micras.

Es evidente que el tamaño de las dendritas también las distingue plenamente de los granos equiaxiales y que cada tipo de grano puede cuantificarse.
 

2.4.5 Fases

En la micrografía del bronce al aluminio, en campo claro, queda perfectamente diferenciada la fase a granos claros, de la fase b, granos oscuros. Estas diferencias también se encuentran aún con más contraste utilizando técnicas Nomarski o de relieve, donde la fase a toma el color amarillo y la fase b aparece con tonalidad azul, figura 3.14.

Aparecen los granos fuertemente diferenciados bien por el color y/o por la forma, pues corresponden a fases distintas.

La diferenciación de las fases de una aleación puede hacerse por sus tonalidades. Pero también por la textura interna, la que queda más realzada en la observación mediante microscopía electrónica, figura 3.15, que distingue claramente los granos b, textura rayada, de los granos a textura más lisa.
2.4.6 La orientación cristalina.

En la micrografía del bronce al aluminio en campo claro, X400, figura 3.13, se observa como la fase clara, a muestra pequeñas diferencias de tonalidad en algunos granos a1, a2 aunque corresponden a la misma fase, figura 3.19.

 


Figura 3.19. Reflexión de la luz en una aleación monofásica.
Los granos débilmente dife-renciados por el color y no por la forma corresponden a granos de la misma fase pero distinta orientación cristalina.

La diferencia de tonalidad se debe a la diferencia del ataque químico producido en la preparación metalográfica, consecuencia de la distinta orientación cristalina de los monocristales que emergen a la superficie.
 

Este hecho queda más patente en la micrografía MEB X750, en donde, aprovechando la mayor profundidad de campo, se puede observar los escalones producidos al pasar de un grano a otro de la misma fase, figura 3.15.

  La diferencia de tonalidad puede resaltarse más, con la técnica de contraste interferencial de Nomarski, figura 3.14, y también puede observarse con esta técnica el relieve diferenciado por ataque químico a los granos a con distinta orientación cristalina.
 

2.4.7 Fases de morfología especial

En la micrografía del latón, figura 3.7, los espacios entre los diversos granos dendríticos no pueden asociarse a bordes de grano, pues son mucho más gruesos, ni pueden asociarse a los granos de los tipos descritos, equiaxiales o dendríticos. Además no es un precipitado de tipo iónico pues no desaparece después del ataque químico. Parece evidente que corresponden a fases, bien metálicas o intermetálicas, cuyas leyes de precipitación en la masa metálica son muy peculiares. 

El grosor de la zona atacada en los bordes de grano de forma discontinua hace suponer la existencia de una fase diferenciada de la estructura cristalina que hace de matriz, bien por calidad o bien por composición, que le infringe mayor reactividad química que el resto de los bordes de grano.

En los casos observados, las fases que han precipitado en el espacio destinado a los bordes de grano son precipitados cristalinos intergranulares o interdendríticos. En otros casos los precipitados quedan inmersos en un monocristal o estructura cristalina y toman a veces formas caprichosas, arborescentes, son los precipitados transcristalinos.
 

2.4.8 Síntesis de la microestructura cristalina

A partir de las observaciones realizadas en las probetas ensayadas y que se han comentado en las cuestiones anteriores podemos resumir que la microestructura cristalina de los materiales metálicos está conformada esencialmente por:

A) Monocristales, granos, ensamblados a través de los bordes, que se denominan bordes de grano. Las formas de los monocristales son fundamentalmente:

1-  Dendritas, o granos redondeados arborescentes, figura 3.7.
2-  Equiaxiales, o de formas poligonales con fronteras rectilíneas, figura 3.12.
Desde el punto de vista de la calidad los monocristales pueden corresponder a diferentes estructuras cristalinas y composiciones químicas, lo que se pone de manifiesto por los colores, intensidades de gris, de las micrografías de las figuras 3.8 y 3.14, obtenidas con técnicas de contraste interferencial.

B)  Fases cristalinas de morfología especial que se ubican bien en lugares intergranulares o bien en el interior de los monocristales.

C) Precipitados de enlace iónico, sulfuros, fosfuros, que quedan distribuidos en el interior de los monocristales sin ligazón con ellos y que poseen formas alargadas redondeadas, figura 3.6

D) Bordes de grano que efectúan la unión entre las estructuras monocristalinas de igual o diferentes fases. y 3.13.


Figura 3.20. Esquema resumen de una micrografía robot.
En la figura 3.20 se esquematiza una micrografía robot que representa una síntesis de diferentes monocristales que podemos encontrar en el análisis microestructural de materiales, así como  precipitados con diferentes morfologías dispuestos en distintas posiciones.

 
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