La microestructura son las estructuras materiales que se ven a nivel micro. Específicamente, las estructuras de un objeto, organismo o material reveladas por un microscopio con aumentos superiores a 25 veces. Generalmente, cuando se hace referencia a la microestructura, se incluyen defectos, impurezas, granos y límites de grano. Las microestructuras determinan las propiedades mecánicas, físicas y químicas de los materiales. Por ejemplo, la resistencia y la dureza de los materiales están determinadas por el número de fases y tamaños de grano.
La microestructura se puede observar utilizando varias técnicas de microscopía. Las propiedades microestructurales de un material determinado pueden variar en gran medida cuando se observan en diferentes escalas de longitud. Por lo tanto, es muy importante considerar la escala de longitud de las observaciones que se realizan al describir la microestructura de un material.
Las propiedades eléctricas y magnéticas, así como el comportamiento químico (corrosión), están determinados por el tamaño del grano y los defectos (como huecos, dislocaciones, límites de grano) presentes en el material. Por consiguiente, el comportamiento de dicho material multifásico está determinado por las propiedades de las fases individuales y la forma en que estas fases interactúan. Como regla general, las propiedades mecánicas de los materiales de ingeniería, como la ductilidad, la resistencia, la resistencia a la fluencia y la fatiga, están determinadas por su microestructura a diferentes escalas geométricas.
Microestructura Es habitual examinar la microestructura de un componente defectuoso. Se trata de una técnica visual que permite únicamente una valoración cualitativa. Un trozo de la superficie fracturada, conocido como macro, se monta con plástico y se pule hasta obtener una superficie plana y fina. Se examina la superficie bajo un microscopio óptico con aumentos de ×100 y ×200 y se realizan observaciones sobre el estado de la microestructura del material. Las microestructuras varían en gran medida según la especificación del material y el tratamiento térmico. En el caso de los aceros al carbono, la ferrita y la perlita suelen aportar propiedades deseables, como resistencia a la tracción y tenacidad, mientras que la cementita y la martensita hacen que el material sea duro y quebradizo. Con aumentos menores, la superficie de fractura de un componente averiado puede mostrar cicatrices características en forma de media luna que son evidencia del funcionamiento de un mecanismo de fatiga.
En otras palabras, la microestructura se refiere al tamaño y la disposición de los cristales y la cantidad y distribución de impurezas en el material. La escala de estas características suele ser de 1 a 100 μm. La microestructura determina muchas propiedades de los metales y las cerámicas.
Cuando se habla de estructuras en la ciencia e ingeniería de materiales, casi siempre se hace referencia a la microestructura de los materiales. Diferentes condiciones de procesamiento dan lugar a diferentes microestructuras y, por tanto, a cambios en las propiedades. Una microestructura puede contener una amplia variedad de características estructurales, como fases con diferentes composiciones o estructuras cristalinas, granos con diferentes orientaciones, dominios con diferentes variantes estructurales, dominios con diferentes polarizaciones eléctricas o magnéticas, así como defectos estructurales como límites de interfase, límites de grano, paredes de dominio, grietas, superficies y dislocaciones.
Uno de los objetivos fundamentales del diseño de materiales es capturar microestructuras óptimas con las propiedades más deseadas durante el procesamiento y congelar su evolución durante las aplicaciones.
La microestructura sólo se puede evaluar mediante microscopía (microscopio estereoscópico, microscopio óptico de luz reflejada, microscopio digital o microscopio electrónico de barrido y transmisión). Normalmente, el tamaño de las características observadas varía desde submilímetros hasta micrones o incluso nanómetros. Las observaciones microestructurales se utilizan en una amplia gama de investigaciones, incluida la determinación del tamaño de grano, el control de defectos, la preparación de objetivos en microelectrónica y todo tipo de análisis de soldaduras y fallas.
Por ejemplo, el análisis microscópico se puede utilizar para evaluar propiedades y daños durante las etapas de diseño y procesamiento del metal. Los elementos estructurales que pueden evaluarse mediante microscopía óptica o electrónica incluyen:
La evaluación se basa en los siguientes criterios:
A partir de toda esta información, es posible crear una descripción completa de la microestructura y sacar conclusiones sobre sus posibles propiedades.
Los materiales que se utilizan hoy en día en aplicaciones prácticas son mezclas de diversos elementos químicos, a menudo llamadas aleaciones. Por ejemplo, el acero y el hierro fundido son aleaciones basadas principalmente en adiciones de aleación de hierro y carbono, que son responsables de la dureza del material ferroso. El análisis microestructural proporciona conclusiones sobre las propiedades de la aleación, incluida su resistencia, dureza y ductilidad.
El análisis de microestructura permite analizar la estructura y composición de los materiales a nivel microscópico. Esta información es importante para comprender las propiedades de los materiales y desarrollar nuevos materiales. El análisis de microestructura es una parte importante de la ciencia de los materiales y del método analítico en metalografía. Forma parte de las pruebas destructivas de materiales para el análisis cuantitativo y cualitativo de las propiedades de los materiales.
Existen diferencias entre los análisis de microestructura cuantitativos y cualitativos:
El análisis de microestructura se realiza en una gran cantidad de materiales, particularmente aquellos que tienen una estructura microscópica que afecta sus propiedades mecánicas, térmicas o eléctricas. Los materiales típicos son metales y aleaciones metálicas, cerámicas, vidrios, polímeros y materiales compuestos.
La microestructura se refiere a la estructura interna y composición de los materiales. Por tanto, la microestructura de un material proporciona información sobre la disposición microscópica de sus componentes. Los componentes microestructurales individuales están separados entre sí por límites de grano y fase. Esta disposición afecta las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas de un material. Independientemente del material, las microestructuras describen la disposición y organización de los componentes a nivel visible y microscópico.
Las propiedades de la microestructura están directamente relacionadas con las propiedades mecánicas y técnicas de los materiales. Esto significa, por ejemplo, que tienen un impacto significativo en la resistencia y la ductilidad, es decir, en la trabajabilidad del material: los tamaños de grano pequeños resultan en una mayor resistencia, mientras que los tamaños de grano grandes resultan en una mayor ductilidad. Sin embargo, estas características se pueden cambiar. Las influencias externas como la corrosión, los procesos de tratamiento térmico y los efectos mecánicos como el forjado, el doblado o el laminado tienen un impacto en la microestructura.
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