|
|Resultados y discusión
La macroestructura del lingote presenta una zona segregada en la
parte superior con gran cantidad de poros esféricos producidos por
gases atrapados durante la solidificación. En la parte inferior y
media del lingote también se observó porosidad, pero más pequeña,
interdendrítica y de forma irregular. Este tipo de porosidad
(rnicrorrechupes) se debe a la contracción del cambio de fase y
típica de aleaciones con amplio rango de solidificación (Flemings,
1979). Se observó una diferencia apreciable de color entre la parte
superior del lingote (plateada) y las restantes zonas (doradas). El
análisis por fluorescencia de rayos X reveló una notable
segregación de arsénico en la parte superior. Las mediciones
arrojaron los siguientes valores:
La microestructura de las zonas central e inferior está
constituida por una fase primaria o proeutéctica de solución sólida
rica en cobre (Cu), y un eutéctico interdendrítico
Cu-Cu3As. La zona superior exibe gran cantidad de
eutéctico (Véase Figura 6). La fase primaria presenta una
morfología dendrítica no-facetada (zona clara), mientras que el
eutéctico es de tipo laminar.
En la figura 3 se observa un barrido de la muestra efectuado con
la microsonda, donde se visualiza la variación del contenido de
cobre. Se aprecia un máximo dentro de la fase rica en cobre (91-93%
Cu), mientras que el eutéctico exibe valores de alrededor de 80%
Cu, resultados consistentes con el diagrama de fases Cu-As
(Subramanian, 1988).
|
|
|
Figura 6: Estructura de
solidificación de la aleación Cu-17%As. l00x
|
|
|
|
Figura 7: Perfil de Cu determinado
con la microsonda
|
La macrosegregación observada es característica de muchas
aleaciones hipoeutécticas con amplio rango de solidificación, y
para las cuales el soluto es menos denso que el solvente (Flemings,
197XX). En el presente caso, la aleación Cu-17% As tiene un rango
de solidificación de 115°c. El arsénico tiene menor densidad (5,7
g/cm
|3) que el cobre (8,9 glcm3). Durante el intervalo
800-68SoC, el líquido interdendrítico aumenta su concentración
desde 17% As hasta la composición eutéctica (20,8% As) disminuyendo
su densidad. Es decir, el líquido interdendrítico se dilata durante
el enfriamiento de la aleación y fluye a través del esqueleto
dendrítico de la fase primaria hacia la superficie libre (parte
superior del lingote).
Los valores de microdureza fueron los siguientes: 144 Hv en el
eutético y 95 Hv en la fase primaria. La aleación no pudo ser
plásticamente deformada en frío. En cambio, a 500°C se alcanza un
deformación de 300% en pasos sucesivos.
La aleación preparada exibe macrosegregación de arsénico
originada por la dilatación del líquido interdendrítico durante la
solidificación y es muy quebradiza a temperatura ambiente, pero se
deforma muy fácilmente en caliente.
|Comentarios finales
Teniendo en cuenta los resultados de los análisis efectuados,
por ejemplo, a las piezas del Ambato que se mencionan previamente y
análisis de otras piezas, surge la necesidad del conocimiento
metalográfico y de fabricación de esta aleación.
Los estudios metalográficos realizados sobre una pieza pueden
revelar detalles sobre su fabricación, los minerales utilizados
para su fundición, los tratamientos térmicos a que se sometió, las
deformaciones en caliente o en frío que sufrió durante su uso o
elaboración. La realización de una metalografía en una pieza
arqueológica conlleva una alteración de esta. Nuestro grupo carecía
de experiencia con estas aleaciones. Industrialmente la aleación de
Cu-As no tiene aplicaciones y se conocen algunos trabajos
desperdigados sin detalles tales como forma de grano, maclados y
otros detalles metalográficos en general. Por esta razón y con el
objeto de adquirir conocimiento manual e intelectual, se planificó
la realización de una aleación de composición eutética que
sirviera para realizar una pieza de laboratorio con elementos
puros. La primera duda fue acerca de la toxicidad del trabajo
debido a la peligrosidad del As. Con las cantidades de metal a
fundir usadas no se observaron vapores de As. Este resultado no
debe tenerse en cuenta para fundiciones de mayor cantidad que las
realizadas, y se recomienda especialmente tomar todos los recaudos
posibles en la operación con este metal.
Una vez la pieza estuvo elaborada, se probaron los distintos
abrasivos para pulida, se la atacó químicamente para revelar la
estructura metalográfica y luego poder distinguir, en este caso
particular, los granos eutéticos de los demás, y averiguar las
formas que adquiría la solidificación. Para ello, se analizaron
distintos granos con la microsonda distinguiéndose con seguridad la
forma de los granos eutéticos.
Cómo son los granos deformados, y cómo se modifican sus formas
con algunos tratamientos térmicos, no son preguntas que puedan
contestarse analizando una pieza arqueológica. Cuando se analiza
una pieza arqueológica se debe tener conocimiento previo de sus
propiedades y para adquirido se ha planificado la realización de
estudios metalográficos y análisis microscópico usando técnicas de
análisis tales como difracción de rayos x, rnicroscopía electrónica
de barrido y microsonda de aleaciones de Cu- As que barran en
composición las correspondientes a las piezas encontradas.
Considerando todas las posibles modificaciones que durante su
elaboración y uso pudieran ser observadas en laboratorio. Uno de
los interrogantes que existen es por qué sucede el cambio del As
por el Sn o Zn? Se tienen algunas hipótesis que pueden ser:
facilidades de yacimientos de minerales cuyas composiciones fueran
,distintas y que por alguna circunstancia fortuita pudieran ser
origen al cambio producido. Existe otra conjetura que expresa un
criterio de peso estético o de uso que es el que atiende al color
de las piezas y todo lo que de mágico o místico implique la
necesidad de cambiar la aleación por el hecho de desearse cambiar
su color y que la única forma pudiera ser el reemplazo del As por
el Sn. Otra razón pudo haber sido el comportamiento de las piezas
ante el uso cotidiano. Para el color se están realizando en este
momento una serie de aleaciones de Cu-As y de Cu-Sn a las que se
les medirá su color.
Por otra parte, por ejemplo si se conociera la dureza de piezas
de laboratorio con distintos procesos de elaboración, se podría por
comparación evaluar piezas arqueológicas. Lo mismo con otra
propiedades mecánicas. Con lo alcanzado al momento hoy se puede
afirmar que con esta experiencia se tiene un grado de conocimiento
casi adecuado como para realizar análisis de piezas de colección y
además poder confirmar hipótesis elaborativas sobre los métodos de
elaboración.
Otro conjunto de preguntas son: cómo se fundió? Cuáles fueron
los minerales usados? Se podría reproducir la fusión con minerales
próximos a la zona como son las inclusiones que quedan atrapadas en
la matriz? Y las escorias? En fín se puede intuir que el próximo
paso será la fabricación de estas aleaciones con los minerales
accesibles a los lugares de los hallazgos.
|