Identificación de Metales: Pruebas Esenciales y Consejos para Reconocimiento Preciso

Métodos Comunes de Identificación de Metales

La capacidad de identificar metal es una habilidad valiosa para muchas operaciones como soldadura, mecanizado, corte y fabricación.

Varios métodos de identificación en campo pueden usarse para identificar una pieza de metal. Algunos métodos comunes son apariencia superficial, prueba de chispas, prueba de viruta, prueba del imán, y ocasionalmente prueba de dureza. A veces puedes identificar un metal simplemente por su apariencia superficial.

Los trabajadores del metal usan varios métodos, desde tradicionales hasta modernos, para identificar las chatarras y láminas de metales que llegan al taller. En este post, exploraremos algunos métodos de identificación de metales tradicionales y modernos bien conocidos, así como los pros y contras de usarlos.

Método de Prueba Tradicional

Algunos métodos de prueba tradicionales populares son Apariencia, Chispas, Rockwell y Dureza Brinell. Generalmente, el beneficio de estas pruebas es que son costo-eficientes, pero las desventajas incluyen la fuerte dependencia de la experiencia del personal y los métodos que podrían dañar las muestras.

1. Prueba de Apariencia

La prueba de apariencia no siempre proporciona información suficiente, pero podría dar suficiente información para clasificar el metal. Esta prueba considera el color del metal y la existencia de una marca mecanizada o falta de una en las superficies del metal.

2. Prueba de Chispas

Una prueba de chispas se conduce permitiendo que un trozo de metal toque el esmeril portátil o estacionario de alta velocidad con suficiente presión para crear una corriente de chispas. Un trabajador de metal experimentado inspecciona visualmente la corriente de chispas para identificar los metales y considera la longitud, color y forma de la corriente de chispas antes de identificar el metal.

Al usar esta técnica visual de prueba de chispas, recomendamos reservar esta prueba para técnicos experimentados.

3. Prueba Rockwell

Se necesita una máquina de prueba de dureza Rockwell para realizar esta prueba. El punto de este método es medir la profundidad de una indentación hecha por un punto en forma de cono en la máquina de prueba.

Esta prueba específica es limitada ya que revela solo una de muchas propiedades del metal – que es la dureza del metal. Los metales blandos tendrán indentaciones más profundas y los metales duros tendrán impresiones más ligeras.

4. Prueba de Dureza Brinell

La prueba de dureza Brinell es similar a la Rockwell ya que ambas evalúan la impresión del metal dejada por un objeto intencionado. La prueba Brinell es diferente en que mide el área de impresión.

Una bola endurecida se fuerza sobre la superficie del metal bajo una carga de 3,000 kg para crear una impresión. El área impresionada se mide y se le da un número de dureza. Un área impresionada grande indica metal más blando, lo que significa un número de dureza más bajo.

Métodos Modernos de Prueba de Metales

Ya no dependiendo solo del ojo o la experiencia personal, los métodos modernos de prueba de metales incorporan tecnología para mejorar la velocidad de procesamiento y resultar en precisión mientras protegen las muestras.

Una técnica popular se llama Identificación Positiva de Metales (PMI) que usa Fluorescencia de Rayos X (XRF) y Espectrometría de Emisión Óptica (OES). PMI es el análisis de aleación metálica para establecer su composición e identificación de grado de aleación leyendo las cantidades por porcentaje de sus elementos. Los analizadores PMI proporcionan análisis detallado de elementos de materiales para usos desde industriales hasta investigación.

Ambas técnicas XRF y OES son ampliamente usadas en la industria porque proporcionan resultados precisos en segundos de prueba. Hay ligeras diferencias en las técnicas como se explica abajo.

1. Espectrometría de Emisión Óptica

La Espectrometría de Emisión Óptica (OES), es fácil de usar, rápida, y puede definir la descomposición cuantitativa exacta de materiales sólidos. OES, también conocida como Espectrometría de Emisión Atómica usa la intensidad de luz emitida en una longitud de onda particular para determinar la composición elemental de una muestra. Como huellas dactilares, la emisión de rayos y luz son únicas para tipos de metal.

Un análisis se da como desglose porcentual. El análisis OES es versátil y puede usarse con ambientes estacionarios, portátiles o móviles. Combinando la velocidad, versatilidad y facilidad de uso de este método, lo hace la prueba ideal para aleaciones.

2. Fluorescencia de Rayos X

La Fluorescencia de Rayos X (XRF) es una medida altamente precisa y exacta de la composición elemental de materiales. Los espectrómetros XRF excitan una muestra con rayos X de alta energía forzando la muestra a emitir ciertos rayos característicos que son leídos por el espectrómetro XRF.

Se requiere una pistola XRF de mano, pero el proceso puede ocurrir en fracciones de segundo. Metales con altos niveles porcentuales pueden tomar unos segundos en leerse, mientras que metales con niveles de partes por millón pueden tomar hasta unos minutos. Aún así, no puedes encontrar una lectura más rápida.

3. Difracción de Rayos X

La Difracción de Rayos X (XRD) se usa para identificar la información de composición química de metales. XRD puede usarse mano a mano con XRF ya que XRD lleva la prueba un paso más allá para dar contexto añadido.

El proceso identifica las fases cristalinas presentes y las compara con una base de datos de fases archivadas. Los elementos se analizan en forma de polvo molido.

XRD ayuda a evaluar minerales, polímeros, productos corrosivos así como otros materiales desconocidos variables. Este método puede ser útil para identificar y cuantificar fases así como hacer análisis de textura.

A diferencia de los métodos tradicionales donde toma años de entrenamiento, trabajadores del metal armados con espectrómetros PMI pueden ser entrenados y comenzar a trabajar en sus asignaciones en minutos.

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4. Espectrómetro de Descomposición por Láser Inducido (LIBS)

El espectrómetro de descomposición por láser inducido (LIBS) es una forma de Espectrometría de Emisión Atómica pero usa un pulso láser altamente energético para excitar la muestra. Esta técnica también se considera no destructiva para muestras y es popular en análisis de chatarra metálica.

Identificación Visual de Metales Comunes

¿Ferroso o No Ferroso?

Ferroso significa que el metal tiene contenido de hierro lo que en la mayoría de casos lo hace magnético y no ferroso significa que no tiene hierro en él. Un ejemplo de metal ferroso es acero dulce, también conocido como acero bajo en carbono. Un ejemplo de metal no ferroso es cobre o aluminio. Siempre es buena idea llevar un imán al patio de chatarra.

Aluminio

El aluminio es un metal gris brillante y tiene un óxido claro que se forma en contacto con aire. Esto puede no ser lo mejor para identificarlo, pero el punto de fusión del aluminio es 658 °C (1217 °F). Además, el aluminio no produce chispas. La densidad del aluminio es 2.70 g/cm³, esta es una buena forma de identificarlo porque puedes encontrar la densidad de un material por densidad = masa ÷ volumen. Como dije antes, el aluminio es no ferroso.

Bronce

La mayoría del bronce es una aleación de cobre y estaño, pero el bronce arquitectónico en realidad tiene una pequeña cantidad de plomo. El bronce tiene un color cobrizo oscuro y obtiene un óxido verde con el tiempo. El punto de fusión del bronce es 850-1000 °C (1562-1832 °F) dependiendo de cuánto de cada metal hay en él. El bronce es no ferroso. Como el bronce es una aleación, la densidad varía. El bronce vibra como una campana cuando se golpea.

Latón

El latón es otra aleación de cobre pero tiene zinc en lugar de estaño. El latón tiene un color amarillo dorado. El punto de fusión del latón es 900-940 °C (1652-1724 °F) dependiendo de cuánto de cada metal usaron. El latón es no ferroso. Como el latón es una aleación su densidad varía. Si se golpea el latón vibra como una campana, esto puede usarse para determinar si algo es latón en lugar de oro.

Cromo

El cromo es un color plateado muy brillante y forma un óxido claro con el tiempo. El punto de fusión del cromo es 1615 °C (3034 °F). Las cosas rara vez están hechas de cromo puro pero muchas cosas están recubiertas con él para hacerlo brillante y no oxidar. La densidad del cromo es 7.2 g/cm³. El cromo es no ferroso.

Cobre

El cobre se hace en muchas aleaciones como latón y bronce. El cobre es rojo claro en color y obtiene un óxido verde con el tiempo. El cobre es no ferroso. El punto de fusión del cobre es 1083 °C (1981 °F). La densidad del cobre es 8.94 g/cm³. El cobre, como el latón, también vibra como una campana cuando se golpea.

Oro

El oro es un color amarillo brillante y no tiene óxido. El punto de fusión del oro es 1064.18 °C (1947.52 °F). El oro es muy blando y muy pesado. El oro tiene alta conductividad eléctrica (más electricidad puede pasar a través) lo que significa que los conectores en muchos cables tienen baño de oro. La densidad del oro es 19.30 g/cm³. El oro es no ferroso. El oro es un metal "precioso" lo que significa que es muy caro y se usa en monedas y joyería.

Hierro

El hierro es ferroso (¡por fin!) y magnético. El hierro es gris opaco sin pulir y su óxido es color rojizo. El hierro también se usa en muchas aleaciones como acero. El punto de fusión del hierro es 1530 °C (2786 °F). La densidad del hierro es 7.87 g/cm³.

Plomo

El plomo es gris opaco sin pulir pero más brillante cuando se pule. El plomo tiene un punto de fusión relativamente bajo, 327 °C (621 °F). El plomo es no ferroso. Los plomos son muy pesados; su densidad es 10.6 g/cm³.

Magnesio

El magnesio tiene color gris y desarrolla un óxido que apaga el color. El punto de fusión del magnesio es 650 °C (1202 °F). El magnesio es extremadamente inflamable en polvo o tiras delgadas. El magnesio arde muy brillamente y es muy difícil de apagar porque está tan caliente que si le echas agua, la separa en hidrógeno y oxígeno, dos gases muy inflamables.

El magnesio también puede arder sin oxígeno haciéndolo aún más difícil de apagar. El magnesio es muy ligero con una densidad de 1.738 g/cm³. Porque el magnesio es tan ligero se usa en bloques de motor en autos, y porque arde tan brillantemente se usa en armas incendiarias (para incinerar cosas) y fuegos artificiales.

Acero Dulce

El acero dulce es negro a gris oscuro sin pulir y plateado pulido. El acero dulce tiene el mismo óxido rojo que el hierro. El acero dulce también es ferroso y magnético. Otro nombre para acero dulce es acero bajo en carbono.

El acero dulce produce chispas amarillas cuando se amola. La densidad del acero dulce es约 7.86 g/cm³ pero varía ya que es una aleación de hierro y carbono (acero bajo en carbono). El punto de fusión del acero dulce es 1350-1530 °C (2462-2786 °F).

Níquel

El níquel es plateado brillante cuando se pule y más oscuro sin pulir. El níquel es uno de los pocos metales que no es una aleación de hierro que es magnético (los nickels de 5¢ US no son magnéticos porque están hechos de aleación cobre-níquel). El punto de fusión del níquel es 1452 °C (2645 °F). La densidad del níquel es 8.902 g/cm³.

Acero Inoxidable

El acero inoxidable es un color plateado brillante y no forma óxido. El cromo (paso 5) se mezcla en el acero, cuando se endurece el cromo deja un recubrimiento de su óxido encima del acero, esto es demasiado delgado para ver así que el color del acero se muestra a través.

El punto de fusión del acero inoxidable es de 1400-1450 °C (2552-2642 °F). La densidad del acero inoxidable varía porque es una aleación. Dependiendo de la aleación, algunos aceros inoxidables son magnéticos, pero todos son ferrosos.

Estaño

El estaño es gris plateado en color (como la mayoría de metales) cuando se pule y más oscuro sin pulir. El estaño tiene un punto de fusión comparativamente bajo de 231 °C (449 °F). La densidad del estaño es 7.365 g/cm³. El estaño es no ferroso.

Titanio

El titanio es un metal gris plateado sin pulir y más oscuro sin pulir. El titanio emite chispas blancas brillantes cuando se amola. El titanio es no ferroso. El punto de fusión del titanio es 1795 °C (3263 °F). La densidad del titanio es 4.506 g/cm³.

Plata

La plata es gris brillante incluso antes de pulir pero desarrolla una película negra con el tiempo y tiene que pulirse. El punto de fusión de la plata es 961.78 °C (1763.2 °F). La plata tiene la conductividad eléctrica más alta (más electricidad puede pasar a través) que cualquier otro metal.

La densidad de la plata es 10.49 g/cm³. La plata es no ferrosa. La plata es un metal "precioso" lo que significa que es cara y se usa en monedas y joyería.

Zinc

El zinc es naturalmente gris opaco y es muy difícil de pulir. El zinc tiene un óxido que se descama llevando algo de zinc así que otras cosas se recubren en él para que el zinc "se oxide" en lugar del metal base, esto se llama galvanización.

Debido a su bajo costo el zinc es el metal principal en centavos de EE. UU. El punto de fusión del zinc es 419 °C (786 °F). El zinc es no ferroso. La densidad del zinc es 7.14 g/cm³.