Ensaios Metalográficos

E.T.T Visconde de Mauá E.T.T Visconde de Mauá Data : 05/07/2010

Data : 05/07/2010 Matéria:

Matéria: Metalografia Metalografia Professor: VProfessor: Vaccariaccari  Nomes : Paulo Cesar 

 Nomes : Paulo Cesar  Rafael Guimarães Rafael Guimarães   Nina

Sumário

1. Metalográfia

1.1 Ensaio Metalográfico macográfico

1.1.2 Ensaio Metalográfico micográfico

2. Corte

2.1 Escolha de seção a ser cortada

3. Embutimento da amostra

4. Lixamento

4.1Procedimento para o lixamento

5. Polimento

5.1 Processo mecânico;

5.2 Processo semiautomático em sequência;

5.3 Processo eletrolítico;

5.4 Processo mecânico-eletrolítico;

5.5 Polimento químico

5.6 Cuidados que devem ser observados no polimento

6.

A

taque químico

6.1 Microataque

6.2 Macroataque

1.Metalografia

A _{metalografia é a ciência que estuda os metais e ligas metálicas, quando}

nos mesmos obtivermos um superfície plana, lixada, polida, e por via de regra atacada  por um reativo adequado, cuja imagem obtida será visualizada e interpretada. A_través

do ensaio metalográfico, pode-se determinar:

yTipo, o tamanho, o local e a intensidade das descontinuidades; yIdentificar o possível processo de fabricação da peça;

yIdentificar o tipo de tratamento térmico ou termoquímico; yValor da camada carbonetada ou descarbonetada;

yZonas de alterações térmicas sofridas por soldagem; yPenetração do cordão de solda;

yTipos de inclusões, microconstituição; yFormas de grafita, tamanho do grão; yOutros;

A _{metalografia pode ser dividida em: ensaio metalográfico destrutivoe ensaio}

metalográfico não destrutivo. Amaioria dos ensaios metalográficos realizados são

destrutivos, pois retira-se amostras para análise do material ou peça solicitada. Mas, nem sempre isso é possível, devido as condições que não permitem retirar amostras da  peça, ou que proíbam sua destruição, especialmente em peças de grande porte. Por este

motivo, foram desenvolvidas técnicas para a realização do ensaio ³in loco´,

conservando-se as características de precisão do ensaio, ensaio metalográfico não destrutivo. Quanto ao grau de aplicação com que a imagem metalográfica é visualizada, a metalografia está classificada em: macrográfico; micrográfico.

1.1 _{Ensaio metalográfico}

Procura relacionar a estrutura íntima do material com as suas propriedades

físicas, com o processo de fabricação, com o desempenho de suas funções e outros. Pode ser: Macrográfico ou Micrográfico

1.1.1_{Ensaio metalográfico macrográfico}

É a análise da seção de uma peça previamente polida e em geral atacada por um reagente especifico e apropriado para cada tipo de metal, de modo a expor a macro-estrutura da peça em análise.

 Nas amostras soldadas, cada solução revela diferentes defeitos e áreas na solda. Por  exemplo, em certos aços, o ácido hidroclorídrico dissolve inclusões de escória e revela  poros, enquanto o ácido nítrico é usado para revelar a zona de grãos refinados bem

como o metal de solda.

Esta análise macrográfica é feita à vista desarmada ou com auxílio de lupa.

Em soldagem, estamos interessados em verificar no Ensaio Macrográfico, a geometria (altura e largura dos reforços de solda e dimensões das pernas das soldas de filete) e organização dos cordões de solda depositados na junta em questão, a presença ou não de descontinuidades/defeitos de soldagem, a região de transição entre o metal de base e o metal de solda, chamada de ZTA_{(zona termicamente afetada) ou Z}A_{C (zona afetada}

O registro deste ensaio é feito através de fotografias anexadas a um relatório.

macrográfia de solda

1.1.2 _{Ensaio metalográfico micrográfico}

É a análise de uma peça previamente polida e em geral atacada por um reagente especifico e apropriado para cada tipo de metal, de modo a expor a micro-estrutura da  peça em análise, ou seja, através deste ensaio é possível com o uso de microscópios

determinar os constituintes e a textura de um metal.

Em termos gerais, metal é um aglomerado de agregados cujos cristais podem ser de mesma composição química ou não.

A _{estes cristais dá-se o nome de grãos.}

Com o auxílio de uma técnica apropriada, consegue-se tornar visível a textura microscópica do material, pondo assim em evidência os diversos grãos de que é formado.

A_{s propriedades mecânicasde um metal dependem fortemente da forma que estes}

grãos se organizam na estrutura do metal, e seus respectivos tamanhos.

A_{formação diferenciada dos grãos pode decorrer de trabalhos mecânicos aplicados à}

 peça, ou mesmo de tratamentos térmicos, tornando os aços quebradiços, elásticos, tenazes, duros, ³moles´, etc.

Tal qual o Ensaio Macrográfico, o registro deste ensaio é feito por fotografias obtidas em microscópios.

Em soldagem, busca-se com este ensaio conhecer as características do metal

 principalmente na zona termicamente afetada pelo calor (ZTA_{ou Z}A_{C), região esta}

com maior possibilidade de problemas de natureza metalúrgica na soldagem. O Ensaio de Micrografia pode fornecer as seguintes características de um metal: tamanho de grão, nível de inclusão, classificação de estruturas cristalinas, dimensão e distribuição de grafitas, dimensionamento de descarbonetação superficial,

2. _Corte

À_{s vezes é necessário particionar o corpo de prova para obterem-se amostras que}

servirão para análise metalográfica. Operações mecânicas como torneamento aplainamentos e outras, impõem severas alterações microestruturais devido ao trabalho mecânico a frio. O corte abrasivo oferece a melhor solução para este

seccionamento, pois elimina por completo o trabalho mecânico a frio, resultando em superfícies planas com baixa rugosidade, de modo rápido e seguro.

O equipamento utilizado para o corte conhecido como ³cut-off´, ou policorte, com discos abrasivos intensamente refrigerados (evitando deformações devido ao aquecimento)a relativas baixas rotações é largamente utilizado nos laboratórios metalograficos.

2.1._{Escolha da seção a ser cortada:}Existem duas seções de corte: _{seção transversal} e

 seção longitudinal . Aescolha da seção a ser cortada depende dos objetivos do ensaio,

 por exemplo: o aspecto da seção longitudinal de barras com segregação depende da maneira pela qual o corte seciona esse defeito. A_{ssim sendo, não é prudente concluir} 

que uma barra apresenta uma segregação maior do que outra, conhecendo-se apenas sua seção longitudinal.

O _{corte longitudinal permite verificar:}

S_{e a peça é fundida, forjada ou laminada;} S_{e a peça foi estampada ou torneada;} A_{solda de barras}

A_{extensão de tratamentos térmicos superficiais, etc.}

A_{natureza do material;} A_{homogeneidade;}

A_{forma e dimensões das dendritas;} A_{profundidade de têmperas, etc}

3. _{Embutimento da amostra}

A _{necessidade do embutimento de amostras metalográficas é de grande importância em}

micrografia, pois além de facilitar o manuseio de peças pequenas, evita que corpos de  prova com arestas rasguem a lixa e o pano de polimento, bem como evita o abaulamento

dos corpos de prova durante o polimento, o que influencia bastante na observação microscopia (facilita a observação dos bordos, que ficam planos). O embutimento com resinas sintéticas apresenta ainda as seguintes vantagens:

são neutras em relação as soluções de ataque;

impedem a infiltração das soluções em poros e fendas;

a dureza pode ser adaptada à dureza do material a ser embutido, através de aditivos específicos.

-P rensa de embutimento, baquelite e desmoldante

O _{embutimento pode ser:}

A frio ± quando se usa resinas sintéticas de polimerização rápida;

A quente ± quando a amostra é embutida em materiais termoplásticos por meio

de prensas.

4. _Lixamento

Devido ao grau de perfeição requerida no acabamento de uma amostra

metalográfica idealmente preparada, é essencial que cada etapa da preparação seja executada cautelosamente, é um dos processos mais demorados da preparação de amostras metalográficas.

Operação que tem por objetivo eliminar riscos e marcas mais profundas da superfície dando um acabamento a esta superfície, preparando-a para o polimento. Existem dois  processos de lixamento: manual (úmido ou seco) e automático.

lixas de granulometria cada vez menor, mudando-se de direção (90°) em cada lixa subsequente até desaparecerem os traços da lixa anterior .

 Asequência mais adequada de lixas para o trabalho metalográfico com aços é 100,

220, 320, 400, 600 e 1200 (Pode haver variações). Para se conseguir um lixamento eficaz é necessário o uso adequado da técnica de lixamento, pois de acordo com a natureza da amostra, a pressão de trabalho e a velocidade de lixamento, surgem deformações plásticas em toda a superfície por amassamento e a umento de

temperatura. Esses fatores podem dar uma imagem falseada da amostra, por isso devem-se ter os seguintes cuidados:

Escolha adequada do material de lixamento em relação à amostra e ao tipo de exame final (oque se quer analisar);

A_{superfície deve estar rigorosamente limpa, isenta de líquidos e graxas que possam}

 provocar reações químicas na superfície;

Riscos profundos que surgirem durante o lixamento deve ser eliminado por novo lixamento;

Metais diferentes não devem ser lixados com a utilização da mesma lixa.

A_{lém do lixamento como preparo da amostra para posterior polimento, existe o}

esmerilhamento ou ³Lapping´, que faz uso de grãos abrasivos soltos rolando livremente entre o seu suporte e a superfície da amostra.

P_{rocedimento para o lixamento}

1-verificar se há todas as lixas necessárias para a preparação da amostra mecanográfica

2-verificar se há água

3-fazer um ponto de referencia na amostra 4-começar o lixamento de desbaste

5-lixar ate que só restem os riscos da ultima lixa utilizada 6-gire 90° e vá para a próxima lixa

7-repetir passos 5 e 6 ate chegar à lixa de granulometria 1200

5. P_olimento

Operação pós lixamento que visa um acabamento superficial polido isento de marcas, utiliza para este fim abrasivos como pasta de diamante ou alumina.

A_{ntes de realizar o polimento deve-se fazer uma limpeza na superfície da amostra, de}

modo a deixá-la isentam de traços abrasivos, solventes, poeiras e outros.A_{operação de}

limpeza pode ser feita simplesmente por lavagem com água, porém,

aconselha-se usar líquidos de baixo ponto de ebulição (álcool etílico, fréon líquido, etc.) para que a secagem seja rápida.

Existem cinco processos para a obtenção de uma superfície polida isenta de riscos.

S_{ão eles:}

Processo semiautomático em sequência; Processo eletrolítico;

Processo mecânico-eletrolítico; Polimento químico

5.1 P_{rocesso mecânico}

È_{quando o mesmo é realizado através de uma Politriz. Pode ser manual, quando a}

amostra é trabalhada manualmente no disco de polimento e automática quando as amostras são lixadas em dispositivos especiais e polidas sob a ação de cargas variáveis.

O agente polidor mais utilizado para o polimento mecânico é o diamante, devido as suas características de granulometria, dureza, forma dos grãos e poder de desbaste,  porem a alumina também é um ótimo agente polidor sendo utilizada com

concentração de 10% em varias granulometrias. Dependendo do tipo de agente  polidor escolhido será escolhido o pano de polimento

5.2 P_{rocesso semiautomático em sequência}

Este sistema permite que todas as variáveis sejam perfeitamente controladas pelo operador, tais como, desbaste linear e controle de carga aplicada sobre a amostra. 5.3 P_{rocesso eletrolítico}

Este processo permite obter, por dissolução anódina de um metal em um eletrólito, uma superfície plana, polida e perfeitamente espalhada para a observação

metalográfica.

A_{teoria eletrolítica diz que se dois eletrodos são colocados em uma solução}

condutora os íons negativos dirigem-se para o eletrodo positivo (ânodo) e os íons  positivos para o eletrodo negativo (cátodo).

Um ânodo metálico libera íons metálicos, os quais migrarão para o cátodo. Este fenômeno permite que todo ânodo seja transferido para o cátodo.

O eletrólito é escolhido em função do tipo de material a ser polido. 5.4 P_{rocesso mecânico-eletrolítico}

Este processo depende de um polimento anódino e mecânico simultâneo da

superfície da amostra. Este método é indicado para materiais de difícil polimento, quer  mecânico ou eletrolítico.

A_{amostra é fixada num disco rotativo (cátodo), e ao mesmo tempo movida}

lentamente. O polimento mecânico é efetuado pelo pano de polimento e pode ser  intensificado pela adição de um agente polidor. Geralmente o processo é efetuado através de corrente alternada de baixa freqüência.

5.5_{Cuidados que devem ser observados no polimento:}

A_{superfície deve estar rigorosamente limpa;} A_{escolha adequada do material do polimento;}

Evitar polimentos demorados

Nunca polir amostras diferentes sobre o mesmo pano de polimento (por causa da diferença de dureza entre elas, um pequeno cavaco da amostra mais dura irá riscar a mais macia);

Evitar fricção excessiva;

Evitar pressão excessiva sobre a amostra. (aplicar um pouco mais que o próprio peso da amostra

 Aescolha do tipo de polimento ± Os materiais podem ser divididos em três grupos

 principais de acordo com o método de polimento mais indicado:

Materiais homogêneos comuns (aço cobre etc.): usa-se o polimento mecânico (pasta de diamante) podendo ainda ser usado o polimento eletrolítico.

Materiais heterogêneos (ferro fundido, alumínio, ligas): são mais bem trabalhados por  meio de polimento mecânico (pasta de diamante). Deve-se, porém dar um tratamento especial durante o polimento mecânico do alumínio e suas ligas.

Metais especiais (metais preciosos, tungstênio, ligas de cobre, etc.): para este grupo o polimento mais indicado é o mecânico-eletrolítico

6. _{Ataque químico}

O ataque é feito agitando-se a superfície polida mergulhada no reativo posto numa  pequena cuba. A_{duração do ataque depende da concentração de reativo e da natureza e}

textura da amostra. Em média, a duração do ataque para ferro fundido e aços comuns é de 5 a 15 segundos. A _{pós o ataque lava-se imediatamente a superfície atacada com}

álcool e em seguida efetua-se a secagem, passando-se primeiramente um pequeno chumaço de algodão umedecido com álcool e depois um jato de ar quente à superfície. R _{eativos comumente usados:}

- S_{olução de ácido nítrico a 1% em álcool etílico ± Nital.}

- S_{olução de ácido pícrico a 4% em álcool etílico ± Picral.}

- S_{olução de picrato de sódio.}

6.1 _Macroataque

Evidencia a macroestrutura, o qual pode ser observado a olho nu ou através de uma lupa de baixo aumento.

6.2 _Microataque

Evidencia a estrutura íntima do material em estudo, podendo esta ser observada

através de um microscópio metalográfico. A _{pós o ataque químico a amostra deve ser} 

rigorosamente limpa, para remover os resíduos do processo, através da lavagem em água destilada, álcool ou acetona, e posteriormente seca através de jato de ar quente.

Método Descrição e notas Ataque por imersão

 A superfície da amostra é imersa na solução de ataque; o método mais usado.

Ataque por gotejamento

 A solução de ataque é gotejada sobre a  superfície da amostra. Método usado com

 soluções reativas dispendiosas.

Ataque por lavagem

 A superfície da amostra é enxaguada com a  solução de ataque. Usado em casos de

amostras muito grandes ou quando existe  grande desprendimento de gases durante o

ataque.

Ataque alternativo por imersão

 A amostra é imersa alternadamente em duas  soluções. As camadas oriundas do ataque

com a primeira solução são removidas pela ação do segundo reagente.

Ataque por esfregação

 A solução de ataque, embebida em um chumaço de algodão ou pano, é esfregada  sobre a superfície da amostra, o que serve  para remover as camadas oriundas da

reação.

B

_{ibliografia :}

http://www.eticalaboratorio.com.br/laboratorio-metalurgico/ensaios-metalograficos/ensaio-de-macrografia/ http://www.eticalaboratorio.com.br/laboratorio-metalurgico/ensaios-metalograficos/ensaio-de-micrografia/ http://www.urisan.tche.br/~lemm/metalografia.pdf  http://www.spectru.com.br/ensaio_metal.pdf