Hablemos del Cobre...

El segundo metal favorito de este blog despues del Aluminio. El cobre fue el primer metal trabajado en la antiguedad antes de la aparicion de las alecaiones de bronce y latón. En este blog me han hecho preguntas acerca de este maravilloso metal entre ellas están ¿Que reactivos se pueden emplear para el ataque químico?, ¿Qué fases están presentes en un cobre 99.99%? y la preparación metalográfica de este metal.

Con gusto les puedo decir que la norma ASTM E407 relacionada con los reactivos empleados para el ataque quimico de metales y aleaciones indica que soluciones son las adecuadas para revelar la microestructura de el cobre y sus aleaciones

Dos reactivos son recomendados el primero es 25 g FeCl3, 25 ml HCl y 100 ml H2O (36) y el segundo 5 g FeCl3, 16 ml HCl y 60 ml etanol o metanol 95% (40).

Fig. 1 Norma ASTM E 407 para microataque de metales y aleaciones

El otro aspecto que vamos a considerar es las fases presentes en un cobre 99.99% pureza. La figura 2 muestra la microestructura de este metal. Como es un metal casi 100% puro el término fases no se aplica ya que las fases son soluciones sólidas que se forman cuando un metal principal se mezcla con uno o varios elementos metálicos o no metálicos como por ejemplo el Latón. Esta aleación si la observamos en el diagrama Cu-Zn presenta una fase alfa o fase (Cu) que es diferente al Cu 99.99%. aunque tiene en común casi todas las propiedades del Cobre excepto su temperatura de fusión y resistencia. En cuanto al aspecto microestructural se pueden observar granos equiaxiales con maclaje, oxidos diseminados (puntos negros) y la norma ASTM E 112 tiene una cartelera comparativa de diferentes tamaños de granos para estimar el numero de grano ASTM.

Fig. 2 Microestructura cobre 99.99%

Por último esta la preparación metalográfica de este metal. En la figura 3 pueden apreciar algunos defectos en la preparación metalográfica que pueden ocurrir. Incluso a mi me ha pasado muchas veces con este metal en la preparación me aparecen rayas y no debe ser motivo de frustación ya que con practica se va mejorando mucho

Fig. 3 Rayaduras durante la preparación metalografica.

Importancia de los diagramas TTT en la estimación de microestructuras en una soldadura

Los diagramas TTT son importantes en la estimación de microestructuras en aceros que van a ser tratados térmicamente. Se puede observar las variaciones microestructurales en función de la temperatura y el tiempo en la cual se realiza el enfriamiento de la pieza. En el caso de las soldaduras ocurren diferentes transformaciones que van desde la fundición y solidificación del charco hasta el tratamiento térmico en la zona adyacente a la línea de fusión. Aunque esta no se funde las altas temperaturas y la rapidez de enfriamiento pueden generar cambios microestructurales.

Veamos este ejemplo con dos aceros, el primero SAE 1080 y el segundo AISI 4340, la pregunta realizada es ¿Cual sería las posibles microestructuras de estos aceros en su zona afectada por el calor si la rapidez de enfriamiento es 150°F/s?

Fig. 1 Diagrama TTT Acero SAE 1080

Como pueden observar (Fig. 1) la linea roja muestra el lugar aproximado que representa la velocidad de enfriamiento de esta pieza. Se puede apreciar que toca la zona de transformación martensitica y tambien cruza la linea de transformación perlítica por lo que se puede estimar que la zona afectada por el calor tendrá martensita y perlita como microestructuras finales.

 

 Fig. 2 Diagrama TTT Acero AISI 4340 

En el caso del acero AISI 4340 (Fig. 2) la transfomación es mucho más compleja debido a que a esa rapidez de enfriamiento se atravieza varias zonas de transformación lo cual a su vez se reflejara en diferentes microestructuras que van desde la martensita, pasando por la bainita y ferrita mas perlita. De esta manera los diagramas TTT resultan muy valiosos a la hora de estimar posibles microestructuras en un material y deben ser consultados cuando se tiene conocimiento de la velocidad de enfriamiento de una pieza sea en un tratamiento térmico o durante operaciones de soldadura.