Metalografia - Aula INT

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METALOGRAFIA Prof. Christiano Meirelles

METALOGRAFIA DEFINIÇÃO  A metalografia estuda e interpreta a estrutura interna dos metais e das suas ligas, assim como as relações entre a sua composição química, as suas propriedades físicas e as suas características mecânicas.  APLICAÇÕES  A Metalografia é aplicada principalmente na investigação e desenvolvimento em laboratórios mecânicos e metalúrgicos  É também utilizada em ambiente produtivo como suporte ao Controle de Qualidade de materiais. 

METALOGRAFIA Macrografia  Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana secionada de uma peça ou amostra metálica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado.  Faz-se o exame metalográfico à vista desarmada (olho nu) ou utilizando-se em aumento de até dez vezes (10X) lançando-se mão de uma lupa, este exame é dito MACROGRÁFICO. 

METALOGRAFIA Técnica macrográfica  o primeiro passo consiste em saber qual o fim visado e o que se deseja obter. Para isto necessita-se de um corpo de prova escolhido e preparado com critério. A técnica do preparo de um corpo de prova de macrografia abrange as seguintes fases: 

OBJETIVOS 

Pode fornecer dados de como a peça foi fabricada, de suas propriedades e de sua homogeneidade, uma vez que consiste na visualização da macro e/ou microestrutura do material.

METALOGRAFIA Passos  Os exames macrográficos visam:  Verificar o processo de obtenção (fundido, forjado ou laminado)  Constatar a existência de porosidades e segregações  Existência de solda  Zonas de solda, característica da solda 

MICROGRAFIA Micrografia  Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio em alta ampliação, onde se pode observar as fases presentes e identificar a granulação do material (Tamanho de grão), o teor aproximado de carbono no aço, a natureza, a forma, a quantidade, e a distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões. 

MICROGRAFIA Técnica micrográfica  O primeiro passo para a obtenção de um bom resultado é a escolha e preparação adequada da amostra. Esta deve representar a peça em estudo; para isto não deve sofrer qualquer alteração em sua estrutura. 

MICROGRAFIA Passos  Os exames micrográficos visam:  Heterogeneidades  Composição química  Homogeneidades  Processos de fabricação  Efetivação de tratamentos térmicos 

METALOGRAFIA Metalografia qualitativa  Consiste apenas em observar a microestrutura, determinando-se quais são os microconstituintes que a compõe. 

METALOGRAFIA Os principais constituintes são  Ferrita: composta por ferro e baixíssimo teor de carbono  Cementita: é o carboneto de ferro Fe3C contendo 6,67% de carbono  Perlita: composta por ferro e cerca de 0,8% de carbono 

METALOGRAFIA Com tratamento térmico  Austenita: consta de uma solução sólida de carbono no ferro gama e apresenta uma estrutura de grãos poligonais irregulares  Martensita: resultante de tratamentos térmicos de têmpera 

METALOGRAFIA Metalografia quantitativa  O objetivo da metalografia quantitativa é determinar o tamanho médio dos grãos, a porcentagem de cada fase constituinte do material, a forma e o tipo de inclusões não metálicas, a forma e o tipo da grafite, no caso de ferros fundidos e outros dados específicos de cada liga. 

METALOGRAFIA Mais importantes  Fração volumétrica 

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A fração volumétrica de uma fase pode ser estimada através da medida da fração de área transversal

Tamanho de grão 

Está entre as mais importantes medidas da metalografia quantitativa

METALOGRAFIA 

TÉCNICAS MACROGRÁFICAS

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PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA PARA MACROGRAFIA  Escolha da localização a ser examinada e corte do corpo de prova (se necessário)  Preparação do corpo de prova para obtenção de uma superfície plana e polida  Ataque químico apropriado 

RECOMENDAÇÕES GERAIS Antes de proceder ao corte do CP, fazer um levantamento do histórico do material:  Inspeção visual preliminar cuidadosa, como superfície de fratura ou de corrosão e outros vestígios superficiais,  Se possível, determinar os processos de fabricação nos quais a peça foi submetida (forjamento, metalurgia do pó, fundição, usinagem, etc...), embora a macrografia possa fornecer informações sobre o processo de fabricação, 

RECOMENDAÇÕES GERAIS Verificar se a peça passou ou não por tratamentos térmicos, termoquímicos, químicos ou mecânicos posteriores.  Verificar se a peça passou por processos de soldagem ou montagem  Verificar se a peça tem marcas especiais, como por exemplo de pancadas, 

RECOMENDAÇÕES GERAIS Muitas vezes é necessário fotografar e/ou desenhar a peça antes de proceder o corte.  Medidas de dureza podem dar indicações dos processos usados na fabricação da peça .  A determinação prévia da composição química pode ser importante em alguns casos 

- ESCOLHA DA LOCALIZAÇÃO E SEÇÃO A SER EXAMINADA PARA O CORTE DO CORPO DE PROVA (SE NECESSÁRIO)

Os tipos de corte mais comuns são: longitudinal e transversal  Corte: a amostra a ser analisada deve ser cortada de forma a não sofrer alterações pelo método de corte. Usa-se o método a frio, em geral serras, para o corte primário, ou seja, para se separar a porção aproximada que será analisada. Na sequencia, usa-se um equipamento denominado "Cut-Off" que faz um corte mais preciso, utilizando-se de um fino disco abrasivo e farta refrigeração, a fim de não provocar alterações por calor na amostra 

PREPARAÇÃO DO CORPO DE PROVA PARA OBTENÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE PLANA E POLIDA

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Corte: em geral usa-se serras com abrasivos (diamantadas) de corte externo. Polimento: em geral usa-se lixas dágua com abrasivo de SiC Embutimento metalográfico: o processo de embutimento metalográfico pode ser dividido em dois grupos, embutimento a quente no qual é utilizado baquelite e uma embutidora metalográfica e o embutimento a frio que são utilizados dois produtos resina e catalisador, ambos os métodos visam obter a amostra embutida para conseguir um bom resultado na preparação metalográfica. Lixamento: são utilizadas lixas do tipo "Lixa d'água", fixadas em discos rotativos.

MÉTODOS 

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Normalmente inicia-se o lixamento com a lixa de granulometria 220, seguida pelas lixas 320, 400 e 600. Em alguns casos usa-se lixas mais finas que a lixa 600, chegando-se a 1000 ou 1200. Todo o processo de lixamento é feito sob refrigeração com água. Polimento: a etapa do polimento é executada em geral com panos especiais, colados à pratos giratórios, sobre os quais são depositadas pequenas quantidades de abrasivos. Estes abrasivos variam em função do tipo de metal que está sendo preparado. Os mais comuns são, o óxido de alumínio (alumina) e a pasta de diamante. Durante o polimento a amostra também é refrigerada, com a utilização de álcool ou agentes refrigerantes específicos.

MÉTODOS 

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Ataque químico: há uma enorme variedade de ataques químicos para diferentes tipos de metais e situações. Em geral, o ataque é feito por imersão da amostra, durante um período de aproximadamente 20 segundos, assim a microestrutura é revelada. Um dos reagentes mais usados é o NITAL, (ácido nítrico e álcool), que funciona para a grande maioria dos metais ferrosos. Ataque térmico: utiliza-se de tratamento térmico similar com temperaturas inferiores a temperatura de sinterização no qual o material foi submetido, revelando também a microestrutura da cerâmica. Para mais detalhes, há a norma ASTM E 250, que dispõe sobre as corretas técnicas de Metalografia.

OBSERVAÇÕES OBSERVAÇÕES:  O corte deve ser o mais lento possível e com refrigeração, para evitar modificações na macro e microestrutura do material e encruamento da superfície.  O polimento não deve ser especular, porque torna mais difícil o ataque uma vez que o reativo não molha por igual a superfície. Além disso é difícil de se fotografar uma superfície especular. 

ATAQUE QUÍMICO APROPRIADO O ataque químico evidência as heterogeneidades presentes no material (como diferenças na composição química e na estrutura cristalina).  O ataque químico pode ser feito:  Por imersão do corpo de prova no reativo ou reagente (ataque por imersão)  Usando um chumaço de algodão ou pincel para estender o reativo sobre a seção de interesse (ataque por aplicação) 

ATAQUE QUÍMICO APROPRIADO O ataque químico pode durar desde alguns segundos até mesmos dias.  Imediatamente após o ataque os corpos de prova devem ser lavados em água abundante e secos.  O ataque químico em algumas vezes pode ser bastante profundo, podendo prejudicar analises posteriores, como a micrografia)  Descuidos no polimento e no ataque podem levar a interpretações erradas dos resultados 

ATAQUE QUÍMICO APROPRIADO 

- Exemplos de reativos químicos para aços:

Impressão direta de Baumann usado para revelar as linhas de Lüdders (Linhas de deformação).  Usa um papel fotográfico comum (com AgBr), o papel é imerso em uma solução de de 1-5% de H2S04 e aplicado sobre a superfície polida. Depois de 5 minutos o papel é colocado em um fixador de hipoclorito de sódio por 10 min. E depois lavado em água corrente. 

ATAQUE QUÍMICO APROPRIADO Mecanismo de revelação das as linhas de Lüdders:  As regiões ricas em sulfuretos reagem com o H2S04 que reage com o AgBr produzindo sulfureto de prata (marrom) que fica impregnado no papel. 