Microestructuras de aleaciones de cobre y reactivos de ataque habituales

Las microestructuras del cobre y sus aleaciones se examinan con un reactivo de ataque adecuado al material y al rasgo de interés. El latón y el bronce presentan distintas distribuciones de fases. Las soluciones siguientes revelan granos, límites de fase, inclusiones y estructuras soldadas en las condiciones indicadas de aplicación con hisopo o por inmersión.

Características microestructurales

El latón y el bronce son las aleaciones de cobre más utilizadas en la industria.

Los latones se pueden clasificar en aleaciones monofásicas y bifásicas. El latón α monofásico fundido suele presentar segregación dendrítica. La deformación seguida de un recocido elimina la segregación y da lugar a granos uniformes con gemelos de recocido. En el latón bifásico α+β’, la fase α se precipita a partir de la fase β durante el enfriamiento, y su morfología depende de las condiciones de procesamiento. En estado de fundición, la fase α forma una estructura de Widmanstatten gruesa. El enfriamiento lento tras el trabajo en caliente produce granos α equiaxiales uniformes, mientras que el enfriamiento rápido da lugar a una estructura de Widmanstatten acicular fina. Excepto en el caso del NH₄OH y H₂O₂ En soluciones acuosas, los agentes de grabado que se enumeran a continuación atacan preferentemente la fase β, oscureciéndola, mientras que la fase α permanece brillante.

El bronce de estaño, el bronce de aluminio y el cobre-berilio comparten una característica estructural común: una matriz de solución sólida α con una pequeña cantidad de componente eutéctico o eutectoide. El bronce de estaño contiene α+(α+δ) eutectoide; el bronce de aluminio contiene α+(α+γ₂) eutectoide; el cobre-berilio contiene α+(α+β) eutectoide; y el bronce fosforoso contiene α+(α+Cu₃P) eutéctico más (α+δ+Cu₃P) eutectoide. El bronce de estaño también presenta una segregación acusada y puede diferir sustancialmente de su diagrama de fases de equilibrio, ya que el intervalo entre el liquidus y el solidus es amplio y el estaño se difunde lentamente. El bronce de aluminio solo presenta una segregación leve. A bajo aumento, su estructura se asemeja a la del latón bifásico, mientras que la (α+γ₂) La fase eutectoide se hace visible con un gran aumento. El cobre-berilio se utiliza generalmente tras un tratamiento de solubilización y un envejecimiento. El tratamiento de solubilización produce una estructura monofásica uniforme. El envejecimiento provoca la precipitación de partículas muy finas de una segunda fase de CuBe dentro de los granos o a lo largo de los límites de grano. La microscopía óptica puede revelar débilmente partículas alineadas a lo largo de las líneas de deslizamiento, pero para apreciar sus detalles es necesario recurrir a la microscopía electrónica.

Reactivos de ataque habituales

Las siguientes soluciones se utilizan habitualmente para revelar las microestructuras del cobre y de las aleaciones de cobre.

Examen de inclusiones

La identificación de los tipos y características de las inclusiones cobra cada vez más importancia en el examen microscópico, ya que las inclusiones afectan directamente a la conformabilidad y a la maquinabilidad del cobre. Las inclusiones pueden examinarse en estado pulido. Como alternativa, se puede pasar brevemente un hisopo impregnado en una solución de hidróxido de amonio (Etchant 1, mencionado anteriormente) por la superficie pulida para que resalten más.

El azufre y el oxígeno pueden formar Cu+Cu₂S y Cu+Cu₂Los eutécticos en el cobre. Tanto el Cu₂S y Cu₂Los compuestos de O son frágiles y se fracturan fácilmente durante el conformado en frío, por lo que el cobre está sujeto a estrictos límites de oxígeno y azufre. La metalografía puede proporcionar una indicación aproximada del contenido de impurezas, además del análisis químico. Bajo iluminación normal, el óxido de cobre y el sulfuro de cobre no se pueden distinguir porque ambos presentan un color gris azulado. Bajo luz polarizada, el óxido de cobre adquiere un color rojo rubí y, por lo tanto, se puede distinguir del sulfuro de cobre. En estado de fundición, el contenido de oxígeno se puede evaluar comparándolo con micrografías estándar que representan diferentes niveles de oxígeno.

Las trazas de bismuto y plomo forman eutécticos de Cu+Bi o Cu+Pb con el cobre. Ambos elementos se separan del eutéctico, pero su distribución difiere. El bismuto forma una red a lo largo de los límites de grano y provoca una marcada fragilidad en caliente. El plomo tiene menos tendencia a formar una distribución continua en los límites de grano; la agitación antes de la solidificación puede dispersar el Pb en forma de partículas finas en la matriz. Por lo tanto, pequeñas adiciones de plomo pueden mejorar la maquinabilidad.