La metalografía es el estudio de las características estructurales de los metales. No obstante, hoy en día se ha acuñado el término "materialografía" para esta disciplina debido al creciente número de materiales compuestos y nuevos materiales investigados (sistemas de cerámica/metal, sistemas de metal/plástico, etc.). Las áreas de aplicación principales de la metalografía/materialografía son el control de calidad, análisis de daños, investigación y desarrollo.
La tarea del metalógrafo/materialógrafo es describir la estructura de los materiales empleando métodos macro y microscópicos. Pues los metales, al igual que los cristales como el cuarzo, tienen una estructura cristalina que puede clasificarse de forma cuantitativa y cualitativa.
Para poder estudiar un material y emitir un juicio fiable sobre su calidad, debe primero extraerse una muestra del mismo. La muestra se obtiene por corte y debe ser representativa del material original. Las muestras apropiadas para el análisis macro y microscópico deben presentar una superficie plana, con aristas vivas y exenta de rayduras, en la que se pueda reconocer claramente la estructura del material. Por lo tanto, siempre se deberá poner atención en que no se produzcan rayas, muescas, manchas o deformaciones a la hora de prepararla. La preparación de la muestra se realiza por lo general en 6 pasos: corte, montaje, lijado, pulido, ataque químico y análisis. Para el análisis final se emplean técnicas macro o microscópicas, así como ensayos de dureza.
Corte
Primero se secciona el material en un lugar previamente determinado con ayuda de una herramienta de corte (p, ej. una cortadora "Brillant") y una herramienta de sujeción adecuada para obtener la muestra. Si esta es lo suficientemente grande, puede colocarse directamente en un portamuestras para el lijado y pulido.
Herramientas de sujeción especiales
En las cortadoras en húmedo se cortan materiales muy diversos en cuanto a su estructura y geometría, los cuales siempre deben estar bien fijados para que la operación de corte pueda realizarse adecuadamente. Esto a veces supone la utilización de herramientas de sujeción especiales, tales como mordazas pulsantes para el corte de GRFP, CRFP o titanio.
Montaje
Las muestras pequeñas, por el contrario, deben primero embutirse en un material que permita un manejo más fácil y proteja los bordes. El montaje puede realizarse en frío o en caliente. Para este último se emplean prensas metalográficas como las de nuestra serie "Opal". Durante el proceso de montaje la muestra se coloca en un molde con un granulado plástico especial (p.ej. una resina termoplástica o a base de Duroplast), que se funde aplicando presión y calor. De esta manera la muestra queda envuelta sin ranuras y preparada de forma óptima para el próximo paso.
Lijado y pulido
Para hacer visible la estructura del material, la superficie de la muestra debe lijarse primero y pulirse después.
Ambas operaciones se realizan con una máquina (lijadora o pulidora), bien sea de forma manual como el desbaste grueso en una lijadora de banda como la "Jade", o – lo que es más usual hoy en día – de forma automática. A diferencia del lijado manual, en el lijado automático la muestra es colocada en un portamuestras que se fija a un cabezal ("Rubin"), el cual la hace descender hasta tocar el papel o material abrasivo. Este tiene forma de disco y va fijado a un plato giratorio. La muestra es lijada varias veces, y para cada lijado se emplea una lija con un tamaño de grano menor a fin de ir eliminando paulatinamente las capas deformes de material. Cada vez que se cambia de lija hay que girar la muestra 90° para eliminar las estrías dejadas por la lija anterior. Durante todo el proceso de lijado se usa un lubricante/refrigerante para mantener fría la muestra y eliminar granos rotos. Entre lijado y lijado se recomienda limpiar la muestra con agua y alcohol para evitar el arrastre de partículas gruesas al siguiente paso de lijado.
La siguiente operación es el pulido. Aquí se emplean diversos paños para eliminar las rayaduras producidas durante el lijado y deformidades de la superficie. Como pulimento se emplean suspensiones de diamante policristalino o monocristalino en base acuosa. Para los laboratorios con altas cargas de trabajo se recomiendo el uso de equipos de lijado y pulido completamente automatizados (p.ej. robots o automátas de QATM integrados en el Systemlabor).
Ataque químico
Apenas finalizada la operación de pulido, ya se pueden emitir primeros juicios acerca de la pureza del material en base a la reflexión que este produce. Para hacer visible su estructura, la muestra tiene que someterse al siguiente paso de preparación que es el ataque químico, bien sea de forma manual por inmersión en un reactivo, o con una pulidora electrolítica como la "Kristall". El reactivo a utilizar, que varía en función del material de la muestra, modifica su reflexividad permitiendo su observación bajo el microscopio. Después del ataque químico la muestra se lava a fondo con alcohol y se seca completamente bajo una corriente de aire caliente.
Examen microscópico y evaluación
Una vez que ha conseguido un contraste óptimo entre las fases de la muestra, esta puede ser examinada con un sistema óptico. La observación macro y microscópica así como la evaluación con programas y sistemas de procesamiento de imagen y archivo de última tecnología permite emitir juicios p.ej. sobre los efectos que producen los tratamientos térmicos sobre la muestra, la presencia de costuras de soldadura, la estructura y calidad del material, así como en muchos casos sobre su proceso de producción y el origen de errores o daños en el mismo.
Los ensayos de dureza se realizan con un instrumento medidor (microdurómetro o durómetro universal) siguiendo métodos convencionales (Vickers, Brinell, Rockwell, Knoop).
