MICROGRAFIA 15.1 MOTA

METALOGRAFIA – MICROGRAFIA

Prof. :M.Sc Antonio Fernando de Carvalho Mota

Sim, é um mamute

METALOGRAFIA - MICROGRÁFIA

Prof. M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

Metalografia é o estudo das características

estruturais ou da constituição dos metais e suas

ligas, para relacioná-los com suas propriedades

físicas, químicas e mecânicas.

ANALISE VISUAL:

Macrografia

 Olho nú e Lupa

Micrografia

 Microscópios Óticos e

O olho humano tem um poder de resolução de aproximadamente o,1mm

ou 100m.

Isso significa que se você olhar dois pontos separados por uma distância

menor que 100m, esses pontos aparecerão como um ponto único.

QUAL A RESOLUÇÃO DO OLHO HUMANO?

180°

Uma TV 4K pode te fornecer 8 milhões de pixels, uma quantidade muito acima da nossa capacidade visual, por isso que dificilmente perceberíamos detalhes. Saiba o que é TV 4K, uma TV com resolução quatro vezes maior que a Full HD!

A análise metalográfica é a ciência desenvolvida e aplicada na preparação, revelação, interpretação e documentação da microestrutura dos metais, ligas e outros materiais de engenharia.

Com esse tipo de analise pode se obter as seguintes características e conclusões:

 Identificação quantitativa da microestrutura do material (percentual de

fases);

 Análise de tratamento térmico (cementação, nitretação, têmpera,

austêmpera);

 Análise de tratamento de superfície (zinco, cromo, níquel, anodização,

pintura);

 Metalográfia de ferros fundidos (cinzento, nodular, vermicular, branco e

maleável);

 Determinação do Grau de Nodularização (Ferro Fundido Nodular);  Classificação de inclusões não metálicas (sulfetos, óxidos, nitretos,

silicatos, ...);

 Metalografia em soldas (ZTA, cordão de solda e metal de base);  Determinação do tamanho de grão;

 Determinação de espessura da camada revestida

METALOGRAFIA

EXTRAÇÃO DA AMOSTRA (CORTE)

Transversal

Localização

Longitudinal

CORTE TRANSVERSAL:

 Natureza do material

 Homogeneidade

 Segregação

 Presença de defeitos

 Morfologia dentrítica

CORTE LONGITUDINAL:

 Processo de fabricação

 Roscas

 Qualidade de solda

 Tratamentos superficiais

T

L

PREPARAÇÃO DA AMOSTRA: CORTE

Corte com disco Corte (serra de fita)

EMBUTIMENTO

Melhora a manipulação do CP

ENCRUAMENTO PRODUZIDO PELO LIXAMENTO GROSEIRO

a) Lixamento: lixas nº

_{80, 120, 180, 220,320, 400, 500 e 600.}

Gire o corpo de prova 90° antes de apoiá-lo sobre a segunda lixa

Posição do C.P. na 1ª lixa Posição do C.P. na 2ª lixa Direção de lixamento Lixamento

PREPARAÇÃO DA AMOSTRA - LIXAMENTO

POLIMENTO

alumina ou

ATAQUE E AVALIAÇÃO (CARACTERIZAÇÃO)

Ataque com reagente químico

Destacar Identificar Microestruturas: Ferrita Perlita Martensita Ataque Secagem Observação no Microscópio Limpeza

fonte de luz amostra objetiva projetiva tela (ocular) fonte de luz

(a) Transmissão (b) reflexão

MICROSCÓPIA ÓPTICA

Reflexão - Princípio de funcionamento do microscópio metalográfico

MICROSCÓPIA ÓPTICA (MO) – MICROSCÓPIO COMPOSTO

Análise de grandes áreas – aumento até 2000 vezes

Obs.: Aumento = aum. da Objetiva X aum. da Ocular luz condensador prisma prisma ocular

amostra

objetiva objetiva

oculares

A lente mais próxima do objeto observado é chamada objetiva, e é uma lente com distância focal na ordem de milímetros. A lente próxima ao observador é chamada

ocular, e é uma lente com distância focal na ordem de centímetros.

A objetiva fornece uma imagem real, invertida e maior que o objeto. Esta imagem funciona como objeto para o ocular, que funciona como uma lupa, fornecendo uma imagem final virtual, direta e maior.

 A observação inicia-se com objetiva de menor ampliação

 Vai-se aumentando gradualmente o poder de ampliação

até à objetiva de maior ampliação

 Se for necessário utilizar a objetiva de 100X, deverá

colocar-se uma gota de imersão sobre a amostra

ORDEM DE UTILIZAÇÃO DAS OBJETIVAS:

Prof. Dr. Hélio Goldenstein A Resolução é expressa em número de linhas resolvidas por milímetros

TÉCNICA DE SUBSTITUIÇÃO DE OBJETIVAS:

 Para observar com ampliações maiores basta rodar o revolver no

sentido da objetiva da ampliação pretendida

 Corrige-se a focagem utilizando apenas o parafuso micrométrico

Microscópio Metalográfico Trinocular Polarizado com aumento 40x até 630x, objetivas de polarização

Microscópio Binocular

Microscópio Triocular

Aumento 100 ~ 1000X Ocular: WF 10X (18mm)

Objetivas plana cromáticas de longa distancia: PL-L10X, PL-L20X, PL-L40X, PL-L 100X(OIL)

Microscópio Metalográfico Invertido Trinocular

com Aumento de 100x Até 1000x, Objetivas

Planacromática e Iluminação 20W Halogênio

Microscópio LEICA DMLM e analisador de imagens. LabMat-Fei. Rotating Stage Accessory Drawers 10X THROUGH 2000X BRIGHT FIELD DARK FIELD POLARIZED LIGHT

Banco Metalográfico - NEOPHOT 21

Electronic shutter, dual 150 watt Xenon And watt quartz halogen light sources

Cuidados para uma maior durabilidade do seu

microscópio:

O microscópio deve estar sempre com uma capa para evitar acúmulo

de pó. Essa capa deve ter microporos para inviabilizar a multiplicação

de fungos. Manter a capa limpa.

•

_{As objetivas devem ser limpas com papel filtro macio para que não}

risque a lente, embebido numa mistura de 70% etanol + 30% de éter,

não inundar a lente!!!. Usar apenas éter para limpar o óleo de

imersão, o álcool criará um aspecto fosco na lente. Se necessário

usar benzina absoluta para limpar as lentes após o uso do óleo de

imersão.

•

_{Obs.: Prefira o termo "microscópio de luz" ao invés de "microscópio}

óptico"

INTERPRETAÇÃO MICROGRÁFICA

ANTES DO ATAQUE:

inclusões – avaliar sua quantidade, dimensões e distrubuições.

Observar a existência de trincas, porosidades, pequenas falhas de

fundição e defeitos de solda.

•

_{DEPOIS DO ATAQUE:}

•

_{Avaliar aproximadamente o teor de carbono do aço pela quantidade}

de Ferrita, Perlita ou Cementita presente.

•

_{Observar nesses constituintes a sua morfologia e a textura do}

material.

•

_{Constatar a existência de encruamento e descarbonetação.}

•

_{Ter uma idéia das propriedades mecânicas do aço examinado.}

Análises Metalográficas

FERRITA E PERLITA

Aço com aproximadamente 0,1% de carbono esfriado lentamente.

Grãos escuros de perlita e grãos claros de ferrita com numerosas inclusões.

Ataque: ácido pícrico a 4% em álcool etílico. Picral.

Aumento: 160x

Aço com cerca de 0,3% de carbono esfriado lentamente.

Grãos de ferrita e de perlita

Ataque: ácido nítrico a 1% em álcool etílico. Nital.

Aumento: 160x

0,1%C

FERRITA E PERLITA

Aço com cerca de o,5% de carbono resfriado lentamente. Grãos de perlita e ferrita.

Ataque: Nital. 160x

Aspecto com maior aumento da área delimitada na fig.283.

Nota-se a textura lamelar da perlita. Ataque: Nital. 800x

PERLITA

Aço eutetóide. Grãos de

Perlita. Ataque: nítrico. 1000 X.

Região de aço eutetóide Esfriado muito lentamente. As lamelas de da perlita estão

PERLITA E CEMENTITA

Aço hipereutetóide. A rede de cementita apresenta-se em preto.

Ataque: picrato de sódio. 200X.

Micrografia representando a região assinalada na gig.291, mas com maior ampliação. Ataque: picrato de sódio. 730X.

AVALIAÇÃO DO TEOR DE CARBONO

Perlita

100%

50%

Microscópia Óptica - MO

MEDIÇÃO DO TAMANHO DE GRÃO (T.G.):

N = 2

n-1

Onde: N = número de grãos/ pol

com aumento de 100 vezes

n = número de Tamanho de Grão ASTM (1

 n  12)

N°1 N°2

MICROSCÓPIO ACOPLADO AO COMPUTADOR COM PROGRAMA

PARA DETERMINAÇÃO DE T.G.

Microscópio LEICA DMLM e analisador de imagens. CDMatM-FEI

FERRITA X AUSTENITA

Aço extra doce. Grãos de Ferrita e pequenas inclusões.

Ataque: água régia. 200x

Aço manganês austenítico. Grãos de austenita de forma poligonal e algumas inclusões.

Ataque com reativos de ácido nítrico e ácido pícrico. 165X.

Microconstituinte AM-Microfases (Feγ + M)

MICROCONSTITUINTE AM (AUSTENITA - MARTENSITA)

Um fator tem sido o objeto de preocupação dos metalurgistas é o

constituinte austenita-martensita (AM), não só pelo seu alto poder

fragilizante mesmo em baixos teores como pela dificuldade de

detectá-la face a suas dimensões reduzidas. A formação da microfase ocorre no

resfriamento a partir da região austenítica, forma-se ferrita bainítica

tornando estável a austenita remanescente devido ao seu

enriquecimento em carbono provocado

pelo crescimento nas regiões adjacentes desta própria ferrita bainítica,

que é inerentemente pobre em carbono. Este enriquecimento termina a

temperaturas em torno de 400 a 350 ºC. No resfriamento entre 300-350

parte da austenita decompõe-se em ferrita e carbetos. Se o

resfriamento for rápido, esta decomposição pode não ocorrer, e então a

austenita não decomposta transforma-se em martensita em ripas ou

maclada e uma pequena

Microestrutura do aço X80: (a) Como-recebido, mostrando grãos de ferrita

poligonal, bandas com aglomerados de ferrita e carbonetos, e constituinte AM, em imagem de MEV. (b) Após tratamento a 600º C por uma hora, mostrando grãos de ferrita poligonal, colônias de bainita granular (cor cinza) com

agregados de ferrita, em imagem de microscopia ótica.

MICROCONSTITUINTE AM (AUSTENITA - MARTENSITA)

ESTRUTURA MARTENSITA - APLICAÇÃO

Aços temperados e revenidos tipo AISI 4140

C = 0,40% Cr = 0,90% Mo = 0,18%

Coluna de perfuração de poços

Tubo de perfuração

Reagente

: Água Régia diluída

Composição: 5 partes de = acido nítrico 15 partes de ácido clorídrico 100 partes de água destilada

Modo de usar: imersão à temperatura ambiente,

de 05 a 5 minutos.

Deve-se usar sempre solução recentemente preparada.

Características: ataca a ferrita delta mais rapidamente que a sigma e a austenita. Não ataca os carbonetos, deixando-os delineados.

35

A FASE SIGMA (

)  FRAGILIZAÇÃO

“ FASE   ” somente a 1.230°C

AÇO AISI 304 – Laminado Tratamento:6.000h à 600°C Ataque: Água régia diluída Aumento: 1.000 X

AÇO AISI 347 – Zona fundida Tratamento:6.000h à 600°C Ataque: Água régia diluída Aumento: 1.000 X

Vaso de contenção  de Angra 2

Microscópico Eletrônico de Varredura – MEV

COOPE-UFRJ. 1980 RECIFE- 2008

•

_{Análise de superfícies irregulares como Fratura}

Microscópico Eletrônico de Varredura - MEV

ALCOA -ITAPISSUMA

Micrografias típicas - MEV

Fratura dúctil Fratura frágil (clivagem em titânio) Inox. Austenítico

A soldagem realizada na TRUMPF, utilizando a máquina de soldagem a laser Trulaser Robot 5020

Máquina de soldagem Trulaser Robot 5020 junta sendo soldada

Soldagem de aços de alta resistência (AHSS), como o aço bifásico DP60

ENSAIOS MECÂNICOS

Máquina de tração EMIC DL10000 Ensaio de Tração

Ensaio de Dobramento

JUNTAS SOLDADAS DE AÇO AVANÇADO

DE ALTA RESISTÊNCIA SOLDADAS A LASER

Microestrutura do

metal de base Microestrutura da ZAC _{de ferrita poligonal de} grãos finos

Microestrutura ferrítica da zona fundida

Tese de Mestrado: Barbato, Diogo da Silva MEV- Região central da fratura do cp de

Microscópio eletrônico de transmissão - MET

Microscópio eletrônico de transmissão modelo EM 208S da Philips

Microscópio eletrônico de transmissão esquemático

MICROSCÓPIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO (MET)

Passados mais de 50 anos desde a primeira observação de

discordâncias por MET, este tipo de estudo continua atual e muito

utilizado. A figura apresenta as distribuições de discordâncias em

cobre puro policristalino deformado até 10% de alongamento em

ensaio de tração realizado em duas temperaturas: a) a temperatura

ambiente (25ºC) e b) 500ºC.

A comparação entre as duas micrografias, permite afirmar que a

densidade de discordâncias (em cm/cm3 ou m/ m3) da amostra

deformada a quente é mais baixa.

Cobre policristalino deformado até 10% de alongamento em ensaio de tração, em duas temperaturas diferentes: a) 25ºC e b) 500ºC.

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POR QUE REGISTRAR?

“Conhecereis a verdade e a verdade vos libertará”

Jo.8:23

• Condições Físicas

• Acumulador de Danos

• Taxas de Corrosão

• Previsões de Reparos e Substituições

• Vida Remanescente

• Requisitos Legais

Fotomicrografia obtida por MEV do ação 300M na condição IT 400ºC. Ampliação: 2000 vezes.

Ataque químico: Nital 2%. AR=austenita retida, B=bainita, F=ferrita e M=martensita.

Fotomicrografia obtida por microscopia óptica do aço 300M recozido, após ataque com nital 2%. A=austenita retida, B=bainita, F=ferrita e

M=martensita.

MICROSCÓPIA ÓTICA X MICROSCÓPIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO

AISI 300M. Aço de ultra-alta resistência, desenvolvido para aplicação aeroespacial

Como alternativa aos roteiros de tratamentos térmicos utilizados tradicionalmente pela indústria aeronáutica (têmpera e revenimento), tratamentos térmicos onde se introduzam na microestrutura do aço a fase ferrita e/ou bainita, além da

austenita retida. A microestrutura

multifásica, combinando microconstituintes duros e dúcteis, permite ajustar a resistência mecânica e a ductilidade de forma a melhorar a tenacidade do aço.

CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL EM AÇO 300 M

SUBMETIDO A DIFERENTES TRATAMENTOS

Martensita

Cementita

Ferrita

Inovações tecnológicas

Tela do software de processamento de imagens.

Uma nova técnica utilizando microscopia eletrônica de varredura

(MEV) foi desenvolvida. Chamada de difração por elétrons

retro-espalhados (EBSD), ela tem a habilidade de mapear a

microestrutura de acordo com as diferenças de estruturas

cristalinas.

Obrigaduuu!!!

Microcópio Òtico – 2.000x

Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) – Superfície de fratura – 300.000x Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) – 1.000.000x