LABORATORIO DE METALURGIA DE MATERIALES I UNMSMLABORATORIO DE METALURGIA DE MATERIALES I UNMSM2015

I.- INTRODUCCION

En el laboratorio de metalografa es necesario el buen conocimiento de cada parte del microscopio, en esta oportunidad analizaremos el microscopio metalogrfico METAVAL H, de manejo fcil como tambin didctico, nos ayudar a entender el fundamento de las principales partes del microscopio, as como del clculo y calibracin con una muestra.

Atravez del tiempo el avance de los microscopios pticos y electrnicos han ido perfeccionndose teniendo particularidades propias con el fin de brindar mejor calidad de aumento y mostrar las mejores propiedades del material en este informe se detallan 2 caractersticas como son el METAVAL H para campo oscuro y el METAVAL H para campo claro, analizaremos sus diferencias, cualidades y el buen desarrollo de cada uno de ellos, teniendo en cuenta la teora ptica, los principios de microscopio y la estructura de metales.

II.- OBJETIVOS

El laboratorio # 2 tiene como objetivo el conocimiento de los accesorios que forman el microscopio metalogrfico METAVAL.H

Tiene como principal objetivo el adecuado uso de los accesorios del microscopio as como su anlisis con todos los aumentos que se ven en la muestra.

III.- FUNDAMENTO TEORICO

El microscopio ptico METAVAL H permite analizar la imagen del objeto mediante la accin combinada de dos conjuntos de lentes, objetivo y ocular, y otros mecanismos que hacen posible regular la calidad del equipo. Como principales partes del microscopio tenemos:

1. OBJETIVO:

Es un conjunto de lentes tal que forman un sistema ptico convergente y positivo ya que sus aumentos son notables, el microscopio ofrece dentro de un mismo revolver a cinco objetivos de 5x/0.10, 10x/0.20, 20x/0.40, 50x/0.80, 100x/0.85, adems de accesorios que pueden ser acoplados de acuerdo a las necesidades.

Se dividen en objetivos acromticos, semiapocromticos, apocromticos y monocromticos segn su calidad para funcionar con muestras que ofrecen diversos colores y longitudes de onda. Entre sus propiedades ms importantes tenemos:

a) Aumentos.- Cada objetivo posee un aumento propio caracterstico, es decir capacidad para dar una imagen un nmero determinado de veces mayor que el objeto, este aumento esta grabado en la montura de cada objetivo.

b) La Apertura Numrica.- Es la propiedad que define los detalles mas pequeos de un objeto y se determina de la siguiente relacin:

N.A. = n Sen u

Dnde:

n: ndice de refraccin del medio.

Sen u: La mitad de la amplitud angular del cono formado por la luz.

c) Poder resolvente.- Es la capacidad para dar una imagen separada y distinta de dos detalles del objeto muy prximos, la distancia mnima que separa dos detalles del objetos es expresable analticamente por:

d =

- N.A

Dnde:

d= Distancia mnima entre dos detalles expresada en .

=Longitud de onda de la luz iluminante.

N.A.= Apertura numrica del objetivo.

1.1.-Objetivos Especiales.-

El equipo METAVAL H puede equiparse de estos objetivos con gran distancia de trabajo libre y una longitud de igualacin de 75 mm.

Planacromtico K 4x/0,05

Planapocromtico K 8x/0,10

Planapocromtico K 16x/0,20

Objetivo catptrico, planacromtico 40x/0,50

d) OCULARES: Es un sistema de lentes cuya finalidad es aumentar la imagen primaria producida por el objetivo, tiene los mecanismos que controlan su enfoque mejorado y visualizacin de la imagen. Los oculares en forma de binoculares poseen un aumento fijo que es de 10x.

e) DIAFRAGMA DE APERTURA: Cuya funcin es regular el haz de luz que se emplea en la iluminacin.

f) DIAFRAGMA DE CAMPO: La funcin principal es disminuir las difusiones y reflexiones internas de luz.

g) EL FILTRO DE LUZ:

Tiene la misin de absorber toda la luz visible, menos una banda estrecha de longitud de onda que uno elige y se usan para lograr mayor contraste y mejor detalle de la probeta a observarse

h) EL ILUMINADOR:

Que puede ser de un prisma de reflexin total o una placa de caras paralelas. Este elemento tiene por objeto dirigir los rayos hacia la probeta y permite el regreso de los mismos al ocular.

Aparte de los elementos fundamentales detallados existen dispositivos destinados a mejorar algunas de las caractersticas de la imagen a obtener, tales como polarizadores de la luz incidente y equipos de fluorescencia, de interfotometria y de cmara fotogrfica y contraste de fases.

1.2.- EL AUMENTO MICROSCOPICO

Depende de los aumentos particulares de cada objetivo y ocular que pueden producir de acuerdo a la distancia entre ambas lentes. Los aumentos dependen adems de las distancias focales de las mismas.

Los aumentos son grabados en cada aumento respectivo, el METAVAL posee 4 aumentos base: del ocular (10x), tubo angular (1.6x), estativo (0.6x) y objetivo.

En base a esto el aumento ser el producto de los factores siendo un factor variable el factor objetivo. Cuando se emplea cmara fotogrfica o placa de proyeccin, la distancia a la que se

forma la imagen puede variarse, y el aumento ser tanto mayor cuanto mayor sea dicha distancia.

1.3.-PODER SEPARADOR DE LOS MICROSCOPIOS

El microscopio ptico est limitado por su poder separador por depender de la longitud de onda de la radiacin empleada. Se dice: Dos puntos de una superficie no podrn verse separadamente cuando la distancia entre ellos sea menor que la expresada por el valor d en la formula.

d = . .

2n Sen (u/2)

donde:

u: ngulo de abertura del objetivo.

La posibilidad de aumentar el nmero de abertura del objetivo depende de las caractersticas del medio que lo separa del objeto. El poder separador varia inversamente al contraste que se observa entre las distintas partes de una micrografa, el contraste aumentar cuanto mayor sea la luz que se refleje sobre las zonas brillantes de las probetas.

1.4.-PROFUNDIDAD DEL FOCO

Es la capacidad de separacin de profundidad que tiene el microscopio, busca distinguir con igual nitidez puntos situados en distintos planos. Debido a que el acabado de las muestras en probeta mantienen superficies con depresiones, la profundidad del microscopio permite la mejor distincin de los metales.

1.5.-CURVATURA DEL CAMPO VISUAL

Al buscar obtener mayores aumentos con buen poder separador los lentes pticos tienden a dar imgenes cada vez ms curvadas reduciendo la imagen verdadera. El uso de diafragmas que limitan el campo visual puede eliminar las zonas ms afectadas.

Marcha de Rayos en el Metaval H para Campo Claro (Figura 1)

La luz saliente de la bombilla de halgeno de 12V y 50W (1) es concentrada por el colector (2) y una lente de iluminacin (3) de cristal antitrmico sobre el diagrama de abertura (5). Delante del Diafragma se encuentra una corredera (4), la cual abarca adems del cristal esmerilado y del diafragma central segn STACH tambin una abertura libre. Enfrente del diafragma del campo luminoso (7) est colocada otra lente de iluminacin (6), la cual esta combinada con la lente acromtica (8), refleja el diagrama de abertura a travs del cristal plano (10) a la pupila del objetivo (11). El diafragma del campo luminoso (7) es proyectada por el lente acromtica (8) al infinito por el objetivo (11) al plano objeto. Por medio de diferentes filtros de color o de amortiguacin (9) pueden variarse el margen espectral o la intensidad de la luz. La marcha de rayos de representacin contiene las lentes para desplazar la imagen (19) y (16), los elementos de desviacin (18) y (17) as como la lente de tubo (15). A travs de otro prisma inversor en el tubo angular de 30, factor 1,6 (14) se dirige la marcha de rayos al tubo binocular (13). El margn intermedia microscpica se observa con los oculares de campo grande.

Marcha de Rayos en el Metaval HD para Campo Oscuro (Figura 2)

En escencial, hasta el filtro (9) la marcha de rayos de iluminacin para campo oscuro es identica con la marcha de rayos para campo claro descrita anteriormente. Con el elemento de deflexin multiple (24) tiene lugar la adaptacin de la forma del haz a la exigencia de la iluminacin de campo oscuro. Mediante el espejo anular (23) se concentra por el espejo cncavo o la lente anular respectiva del objetivo HD (22) los rayos de iluminacin en el campo de objeto. A excepcin del cristal plano (10 figura 1) quitado, la marcha de rayos en la iluminacin para campo claro.

1.6.-FUENTE DE ILUMINACION:

Los rayos pticos de un equipo metalogrfico recorren un trayecto tortuoso por ello es necesario disponer de una fuente de iluminacin suficientemente intensa para que a pesar de las perdidas inevitables se pueda obtener una imagen final razonablemente brillante.

ILUMINACION EN CAMPO CLARO:

La forma usual de iluminacin de probetas metalogrficas es la iluminacin en campo claro que produce una imagen en que los detalles oscuros aparecen contrastados sobre un fondo brillante.

ILUMINACION EN CAMPO OSCURO:

La iluminacin en este sistema es mediante un diafragma anular, por el cual el haz luminoso obtiene la forma de un cilindro hueco o un cono luminoso, esta forma de iluminacin produce luz incidente mas oblicua y de mayor apertura numrica que la lograda en campo claro, las imgenes en el campo oscuro se distingue n por un contraste excelente, un color mas natural y mejor resolucin, a pesar de luego se agrega peroxido de meck y se homogeniza con la solucin original hasta su total homogenizacin tenindose de esta forma la resina istal para su utilizacin, luego se procede al desmoldeo para su preparacin y observacin al microscopio.

III.- PROCEDIMIENTO

Hacer el calibraje de luz para proceder al microscopio de las probetas en el campo claro, luego cambiar de objetos y de la corredera de iluminacin para proceder a la observacin en el campo oscuro.

III.1.- EQUIPOS

PROBETAS METALOGRAFICAS

MICROSCOPIO METALOGRAFICO

IV.- REPORTE

1. Sobre las observaciones realizadas en el campo oscuro y claro seale las conclusiones ms importantes y fundamntalas.

En las observaciones en campo claro consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El objetivo est compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto examinado. Las lentes de los microscopios estn dispuestas de forma que el objetivo se encuentra en el punto focal del ocular. El aumento total del microscopio depende de las longitudes focales de los dos sistemas de lentes.

En las observaciones con el microscopio de campo oscuro el sistema condensador ha sido modificado para dirigir la luz a la preparacin desde los lados, de tal modo que slo la luz difractada por la preparacin pasa al ocular y se hace visible. A causa de esta disposicin, la muestra aparece iluminada sobre un fondo oscuro.

2. Esquematice la iluminacin de la probeta de campo claro y oscuro

COMPARACIN DE LAS OBSERVACIONES EN CAMPO CLARO Y CAMPO OSCURO:

Al analizar la muestra la diferencia entre el uso de ambos mtodos se ve en el contraste que la imagen adquiere; para campo claro los detalles oscuros aparecen contrastados de un fondo brillante.

En el campo oscuro se obtienen imgenes de mejor contraste (en los limites de los granos se ve como lneas invisibles mientras el resto adquiere un color ms natural). El campo oscuro produce luz incidente ms oblicua y de mayor apertura numrica que en el campo claro.

Campo OscuroCampo Claro

3. Dibuje las observaciones realizadas en el campo claro y oscuro y de las probetas.

CAMPO CLARO

AUMENTO 5X

AUMENTO 20X

AUMENTO 50X

4. Cules son las aberraciones que se cometen en la observacin de las probetas metalografas.

I. Aberracin cromtica.

Cuando la luz blanca procedente de un foco situado ms all de su distancia focal, a travs de un lente simple positivo, se dispersa y se puede obtener una serie de imgenes del foco, de distintos colores, en distintos puntos del eje ptico. Puesto que el ndice de refraccin de los medios, tales como los vidrios pticos, es tanto mayor cuanto ms corta es la longitud de onda de la luz visible que los atraviesa, la imagen violeta o azul del foco, se produce ms cerca de la cara de salida de la lente que la imagen roja. La aberracin cromtica es perjudicial, puesto que la imagen formada aparecer rodeada de halos coloreados y falta de nitidez y claridad. Tal defecto es inevitable en una lente simple, pero se puede corregir parcialmente en un sistema, tal como un objetivo, si sus lentes elementales estn formados por vidrios pticos distintos y de algunos minerales, cuyos poderes dispersivos y sus ndices de refraccin sean diferentes. Los objetivos acromticos estn corregidos para dos regiones seleccionadas del espectro, generalmente el rojo y el verde. Los apocromticos estn corregidos para tres regiones del espectro, generalmente rojo, verde y violeta. (figura 6.2)

II. Aberracin esfrica

Cuando la luz monocromtica, es decir, luz de una longitud de onda definida, pasa a travs de una lente positiva sencilla y procede de un foco luminoso situado ms all de su distancia focal, se forman una serie de imgenes a lo largo del eje principal. La luz que pasa ms prxima a los bordes de la lente se refracta ms intensamente que la que pasa ms cerca del centro ptico, y por ello los rayos marginales originan una imagen que se forma ms cerca de la cara de salida que la que forman los rayos centrales. Este error inevitable en una lente no corregida, se denomina Aberracin Esfrica.Cuando a travs de la lente pasa una luz blanca, la aberracin esfrica se complica porque se asocia a la aberracin cromtica y se forman una serie de imgenes coloreadas a lo largo del eje de la lente. No se puede corregir la aberracin esfrica con relacin a todos los rayos que puedan atravesar la seccin transversal de un sistema de lentes y aunque corrija el efecto para los rayos centrales y los que puedan pasar por la periferia, siempre quedar una zona intermedia no completamente corregida. (Figura 6.3)

V.- CONCLUSIONES

Se establecieron las principales partes del microscopio como el objetivo, ocular, iluminador, lmpara y diafragma, etc. y su manejo.

Se aprendi 2 formas de realizar un anlisis metalogrfico; el de campo claro y el de campo oscuro.

La instalacin del equipo para trabajos de campo claro y oscuro difieren del uso respectivo de su objetivo y su corredera del iluminador.

El equipo ofrece un cristal de centraje que permite el ajuste de la iluminacin buscando centrar el rayo, colimar de la mejor manera para que la muestra se vea en la mayor amplitud posible.

VI.- RECOMENDACIONES

Al centrar la iluminacin se recomienda tener una secuencia en el ajuste, primero ajustando el diagrama de apertura y luego con el botn moleteado el ajuste de la lampara para centrar la iluminacin, con el fin de ahorrar pasos en el ajuste.

Al cambiar o instalar las modalidades de campo claro y oscuro se separan partes del equipo como el objetivo y la corredera del iluminador teniendo expuesto a los lentes por lo que se debe cuidar su limpieza.

Al momento de cambiar de objetivo o corredera9 es preferible hacerlo con el equipo apagado teniendo en cuenta que los rayos que se transmiten pueden esforzar la vista del operador.

Para visualizar mejor las imgenes se pueden escoger el uso de diversos filtros de colores que trae el equipo segn criterio del observador.

Si se va a dibujar la imagen observada es necesario tomar puntos de referencia en la muestra para dibujar una determinada porcin que represente la generalidad de la muestra.

Asegurarse del cuidado del equipo y del manejo apropiado de las partes mviles que estn expuestas al desgaste.

Al finalizar la practica asegurarse de dejar el equipo en ptimas condiciones tal como se encontr antes de iniciar la prctica.

VII.- BIBLIOGRAFIA;

Metalography Estructures and Phase Diagrams

American Society for Metals(ASM)

Materiales para Ingenieria

Van Vlack Lawrence

Practicas metalogrficas

George I. Kehl

Metalografia Microscopica Practica

Richard H. Greaves

CIUDAD UNIVERSITARIAPgina 10