Uno de los principales retos en la industria de los metales es el correcto análisis estructural de estos materiales. Es importante hacer un estudio de su microestructura para conseguir la calidad necesaria de aleaciones como el acero o el aluminio. De esta manera, se consigue que estos elementos tengan las características necesarias para las diferentes aplicaciones industriales en las que son requeridos. Un ejemplo de un estudio de granos adecuado es el que se hace en la industria automotriz, donde se estudia a profundidad la dimensión y distribución de su estructura para garantizar productos que soporten condiciones extremas, además de proteger la vida de los conductores o pasajeros.
Propiedades que tenemos que conocer de la estructura de los metales
Una de las principales necesidades que existe en la industria de los metales es conocer la estructura interna de las diferentes aleaciones. Esta construcción se compone de aéreas cristalinas individuales, a los que se les conoce como granos de metal. Ahora, al hablar de la composición o aleación, hacemos referencia a la orientación, estructura y tamaño de estos granos y la manera en la que se ha forjado o fundido.
Cuando una aleación o metal es procesado, adquiere ciertos valores en los átomos de cada grano en crecimiento. Permitiendo que estos elementos se alineen dependiendo del patrón específico que se le quiera brindar para obtener el material requerido, todo esto dependiendo de la estructura cristalina que pueda presentar la muestra. Mientras crece, cada uno de estos granos choca con otro y se crea una interfaz con diversos tipos de orientación atómica, lo que brinda los diferentes materiales que conocemos en los metales.
Diversas pruebas han arrojado como resultado que las diferentes propiedades mecánicas del metal mejoran conforme los granos de su estructura disminuyen en dimensión. Por esta razón, es que es fundamental que los diversos procesos de composición de las aleaciones sean controladas en la mayor manera posible, pues de esta manera se puede obtener el tamaño que se busca de los granos de metal.
Influencias externas que pueden afectar a las características de los granos de metal
Existen diversas influencias que pueden afectar a las características estructurales de estos elementos cristalinos en los metales. El tamaño, la orientación y muchas otras características estructurales de este tipo de granos, están estrechamente relacionados con las propiedades tecnológicas o mecánicas de estos materiales. Ahora, dentro de las influencias externas que pueden afectar o permitir que se logren estas propiedades son las siguientes:
- Influencias químicas, en donde destacan procesos como la corrosión en los metales.
- Las influencias físicas en los procesos como los tratamientos térmicos.
- Por último, las influencias mecánicas que se transmiten a través del proceso de formación que pueden ser el forjado, curvado, rodado, entre otros.
Principales desafíos que se tienen con los granos de metal
Uno de los principales retos a superar en años anteriores fue en el manejo y control de los granos de metal. Principalmente porque los diversos laboratorios donde se realizaban las actividades de control de calidad de estos elementos, utilizaban la comparación de cuadrícula ASTM como el principal método de análisis para estos elementos cristalinos. Este procedimiento consiste en que los diversos operadores de la prueba, realicen estimaciones visuales de las dimensiones de los granos, mientras comparan una imagen bajo un microscopio con una cuadrícula micrográfica o introducir un retículo ocular que contiene imágenes predeterminadas de los patrones con los diversos tamaños de composición.
Sin embargo, en este proceso el tamaño del grano era valuado por una estimación del operador, por lo que era normal obtener resultados imprecisos, ya que existe un alto grado de interpretación humana en todo el proceso. Además, los técnicos de control de calidad introducen manualmente los resultados en una hoja de calculo o en algún programa que les permita brindar su reporte, lo que da como resultado muchas oportunidades de error.
Actualmente, ya existen los laboratorios metalúrgicos modernos, que ofrecen un proceso de control de calidad digital. Esto se debe a los avances en los programas informáticos que han sido implementados a la ciencia del análisis de materiales, los que han permitido que los operadores tengan mayor referencia de análisis de los granos del metal. Mismos que deben estar en conformidad a la normativa ASTM E112 y con una gran cantidad de estándares internacionales para la industria.
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