Processos de Fabricação I Aula 11 Macrografia e micrografia 2o semestre 2013

1 Perlita grosseira Perlita fina Martensita Ferrita Cementita

Processos de Fabricação I

Aulas 11: Procedimentos para a análise

micrográfica de material metálico

Prof.: Alexandre Pazian

Objetivos

• Apresentação das técnicas e equipamentos • Preparo das amostras

• Uso do microscópio metalográfico

Introdução

• Estudo dos constituintes e das estruturas dos metais • Macrografia (verificação ao olho nu)

• Bolhas, trincas e vazios

• Micrografia (com o uso de microscópios) • Estrutura cristalina, teor de carbono, • Tratamentos térmicos

• Zona térmicamente afetada

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Seccionamento

Escolha da seção a ser estudada • Corte transversal:

Natureza do material

Homogeneidade da amostra Existência de segregações

Forma e dimensões de bolhas e vazios Profundidade de tratamentos térmicos Zona termicamente afetada de soldas • Corte longitudinal

Trabalho mecânico, (se foi laminado, forjado, fundido) Extensão de tratamentos térmicos

Seccionamento

Não utilizar as operações mecânicas que gerem: • Aquecimento e encruamento

Utilizar o corte com disco abrasivo “cut-off” • Com intensa refrigeração

Classificação dos discos abrasivos • Duros p/ materiais moles • Moles p/ materiais duros

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Seccionamento

Procedimentos para o seccionamento 1. Usar EPI (óculos de segurança) 2. Fixar o corpo de prova firmemente 3. Fechar as proteções do equipamento

4. Verificar se o disco está na posição de descanso 5. Ligar o motor do disco/bomba de refrigeração 6. Aplicar pressão moderada até o completo corte 7. Soltar o corpo de prova

Embutimento da amostra

As amostras são montadas em resinas plásticas com o objetivo: • Facilitar a manipulação

• Proteger as mãos do operador • Evitar a danificação das bordas

Dimensões apropriadas para o preparo da amostra:

• Área de 15 à 25mm2 _{e espessura entre 7 e 10mm}

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Embutimento da amostra

Baquelite - baixo custo e elevada dureza (mais usual) Acrílico - caro, característica é a transparência

Epóxi - qualidade inferior ao baquelite, mais barato e prático Resina plástica sintética - cara, estabilidade dimensional

Embutimento da amostra

O embutimento pode ser a quente e a frio

A quente: aplicação de pressão e temperatura p/ a polimerização do polímero (em pó)

Baquelite, acrílico e resina plástica

A frio: para resinas de polimerização rápida (liquido viscoso) Epóxi

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Embutimento da amostra

Procedimentos para o embutimento a quente 1. Subir o embolo da prensa

2. Posicionar a amostra com a face a ser examinada no embolo 3. Descer o embolo

4. Preencher o espaço vazio com o polímero (baquelite) 5. Reposicionar o embolo e fixar a tampa

6. Ligar o equipamento aplicando pressão e temperatura 7. Manter a pressão até a estabilização (de 3 até 5 min) 8. Circular água no cabeçote

9. Retirara amostra 10. Limpar o equipamento

Embutimento da amostra

Procedimentos para o embutimento a quente

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Lixamento de desbaste

Tem como propósito gerar uma superfície plana

Essa preparação exige o uso de lixas com granulometria sucessivamente menor, no qual ao término a superfície deve:

• Estar livre de riscos, manchas e imperfeições • Revelar trincas e fissuras

Lixamento

• Iniciar com uma lixa 220 • Refrigerar com água

• Ao final de cada lixamento, riscos uniformes e paralelos • Girar 90º uma ou duas vezes em cada estágio

Lixamento de desbaste

Procedimento para o lixamento de desbaste: 1. Preparar a lixadeira com a lixa 220 2. Abrir a torneira com fluxo cte

3. Lixar com ambas as mão a face da amostra 4. Esta etapa termina com os riscos paralelos 5. Lavar em água e secar

6. Utilizar lixadeira com lixa 320

7. Girar a amostra de 90º e repetir os passos 2 - 5

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Lixamento intermediário e de acabamento

• Os riscos do lixamento anterior forem removidos • Existir apenas os riscos do presente lixamento Obs. Lavar a amostra a cada troca de lixa

Lixamento intermediário e de acabamento

• Limpar a amostra com álcool absoluto e algodão hidrófilo • Secar com ar quente

• Examinar o aspecto da superfície

• Armazenar a amostra sob vácuo no dissecador Atenção: não tocar a superfície preparada!

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Polimento

Deve resultar em uma superfície:

• Livre de riscos

• Espelhada

• Com mínima rugosidade

São aplicados abrasivos com granulometria muito pequena • Pó de diamante

• Alumina

Lubrificado com água ou álcool absoluto

Rotação da politriz com o abrasivo - entre 150 e 250 rpm Girar a amostra sobre o disco da politriz com pressão reduzida

Polimento

Procedimento para o correto polimento: 1. Operador com mão limpas

2. Aplicar pequena camada de abrasivo, espalhando-o 3. Ligar a politriz e colocar o lubrificante

4. Durante o polimento segurar a amostra com ambas as mãos 5. Desligar e tampar a politriz

6. Limpar a amostra com álcool absoluto e secar com ar quente 7. Não tocar a superfície!

8. Armazenar a amostra sob vácuo no dissecador

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Polimento

Ataque químico

• Destacar e identificar características microestruturais • Fases presentes

Os reagentes aplicados são em geral: • Ácidos

• Álcalis

Diluídos em água, álcool ou outro tipo de solvente O processo de ataque químico consiste:

• No contato entre a face da amostra com o reagente

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Ataque químico

Principais reagente utilizados em aços:

Ataque químico

Procedimento para o ataque químico:

1. Preparar a quantidade suficiente do reativo (em um vidro) 2. Limpar a amostra com álcool absoluto e secar com ar quente 3. Imergir a face da amostra no reagente

4. Retirar a amostra e neutralizar com álcool absoluto 5. Secar com algodão hidrófilo e ar quente

6. Efetuar a análise microscópica

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Exame ao microscópio

• A imagem geral tridimensional (c/ pequena ampliação) • O exame detalhado será com ampliações entre 50x e 1000x Microscópios eletrônicos de varredura (20.000x)

Microscópios eletrônicos de transmissão (100.000x)

Nos microscópios metalúrgicos a amostra é iluminada pela luz refletida

Exame ao microscópio

Determinação do Tamanho de Grão ASTM:

• Pode ser estimado por comparação (ampliação de 100x) Com as cartas ou oculares com desenhos nas suas lentes • O tamanho de grão ASTM “G" pode ser calculado

N = 2 (G - 1)

onde:

N: número de grãos por polegada quadrada G: tamanho de grão ASTM

Grossos 1 - 5 Finos 5 - 8

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Exame ao microscópio

• Fósforo - forma estrias claras (localiza-se na ferrita) • Enxofre - forma de polígonos de coloração cinzenta • O sulfeto de ferro - não aparece nos aços comuns • Manganês - semelhante ao enxofre

• Silício - não é detectado ao microscópio

Exame ao microscópio

• Ferrita - grãos claros com finos contornos pretos (90x)

• Cementita - clara com contornos pretos (100x)

Cementita proeutetóide branca envolve colonias de perlita Aço com 1,4%p C

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Exame ao microscópio

• Perlita - lamelas de ferrita e cementita (3000x)

• Martensita - aspecto em placas (1200x)

Forma de agulha martensita Em branco austenita

1- Como é subdividida a metalografia? 2- Qual o objetivo do estudo da micrografia? 3- Qual o objetivo do estudo da macrografia?

4- Do ponto de vista da secção o que pode ser visto com o corte transversal? E do longitudinal?

5- O que deve ser evitado na operação de seccionamento das peças? 6- Qual a classificação dos aplicada aos discos abrasivos?

7- Descreva a operação de seccionamento.

8- O que propicia o embutimento dos corpos de prova?

9- Quais são os materiais utilizados para o embutimento e quais as suas principais características?

10- Quais os processos de embutimentos aplicados a metalografia?

11- Descreva o processo de embutimento.

12- Qual o procedimento de lixamento de desbaste?

13- Descreva o processo de lixamento intermediário e o de acabamento. 14- Comente o processo de polimento.

15- Quais as características devem resultar o correto polimento? 16- Qual o objetivo do ataque químico?

17- Qual o reagente pode ser aplicado aos aços inoxidáveis, qual a composição e o tempo de ataque?

18- Comente o processo de ataque químico. 19- Como proceder com o uso do microscópio? 20- Descreva a estrutura de um aço perlítico.

Bibliografia utilizada:

CALISTER, W. D. Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais. 2ª edição. LTC, 2006. ISBN: 978-85-2161-515-6.

COLPAERT, H. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 4ª ed São Paulo: Edgard Blücher, 2008.

CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos: características gerais, tratamentos térmicos, principais tipos. 7 ed. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Metais, 1998.