Análise Metalografia de Metais
Publicado em 19 de janeiro de 2011 por Camila Fernanda Ferreira Marmontel
Autor(es): Camila Fernanda Ferreira Marmontel; Joyce Mara Gimenes Gandara Silva; Lisandra Leão de Oliveira; Marcelo César Polioni
1- INTRODUÇÃO
Este trabalho descreve o preparo e ensaio metalográfico, para a análise óptica de uma amostra metálica, permitindo visualizar sua microestrutura, na qual podemos definir as suas respectivas fases, podemos ainda a partir deste ensaio realizado em laboratório identificar/definir os tipos de estruturas encontradas a partir da análise microscópica do AÇO SAE 1020.
O estudo dos produtos metalúrgicos, com auxílio de microscópio visa à determinação de seus constituintes, sua textura e fase. Análise realizada em superfícies polidas e, em geral, atacadas por um reativo adequado como feito em nosso ensaio em laboratório, com o auxílio da técnica apropriada que descreveremos, foi possível a visualização da textura microscópica do material, e seus constituintes colocando em evidência os diversos grãos de que é formado, suas respectivas fases das estruturas resultantes. Possibilitando avaliá-los, segundo dimensões, arranjo e formato, as interpretações destes dados constituem o escopo do exame micrográfico dos metais presentes neste trabalho. Esta prática se torna complexa, pois os materiais apresentam diferentes morfologias dependendo dos tratamentos térmicos aplicados e também da composição química empregada.
Segundo COLPAERT(1989), a metalografia microscópica (ou micrografia dos metais) estuda os produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, visando à determinação de seus constituintes e de sua textura, pondo assim em evidência os diversos grãos de que é formado.
Convém esclarecer que os metais, de um modo geral, são agregados cristalinos cujos cristais (perfeitamente justapostos e unidos) tanto podem ser quimicamente idênticos, como de composição química diferente. Esses cristais chamam-se geralmente grãos em virtude de sua conformação, mas quando apresentam formas ou aspectos particulares, podem chamar-se nódulos, veios, agulhas, glóbulos, etc.
2- OBJETIVO
Apresentar através do ensaio metalográfico e de sua análise micrográfica com o auxílio do microscópio a morfologia e estrutura do material em estudo, determinando os micro-constituintes que o compõe. E que estes micro-constituintes variam de acordo com o tipo de liga analisada e de acordo com os tratamentos térmicos, mecânicos, processos de fabricação e outros processos a que o material haja sido submetido.
A importância deste exame decorre do fato das propriedades mecânicas de um metal dependerem não só de sua composição química como também de sua textura. Com efeito, um mesmo material pode tornar-se maleável, dúctil, quebradiço, elástico, tenaz, etc., conforme a textura que apresentar e que lhe pode ser dada por meio de trabalhos mecânicos ou tratamentos térmicos adequados.
3- MATERIAIS E MÉTODOS UTILIZADOS
? Corpo de prova: AÇO 1020.
Figura 1 ? Corpo de Prova
? Cortadora metalográfica
Fabricante: Teclago Indústria e Comércio
Modelo CM-40
Voltagem: 220V
Freqüência: 60Hz
Potência: 1,5 C.V.
Rotação: 8420 rpm
Figura 2 - Cortadora metalográfica
? Lixadeira Manual
Figura 3 - Lixadeira Manual
? Lixas d?água (220/260/360)
Figura 4 - Lixas d?água (220/260/360)
? Feltro
Figura 5 - Feltro
? Pasta diamantada
Figura 6 ? Pasta diamantada
? Lixadeira Politriz
Modelo: PL 02
Série: 2032
Voltagem: 220V
Freqüência: 60Hz
Potência: 1,4 C.V.
Rotação: Polia de 300 rpm e outra de 600 rpm
Figura 7 - Lixadeira Politriz
? Embutidora
Modelo: M30
Voltagem: 220V
Freqüência: 60Hz
Potência: 500W
Figura 8 - Embutidora
? Baquelite
Figura 9 - Baquelite
? Reagente Químico (Nital), 98% de ácido nítrico e 2% de álcool etílico.
Figura 10 - Reagente Químico (Nital)
? Microscópio
Samsung
SDC-312
Voltagem: 100/110/120V
Corrente: 0,8 A
Frequência: 50-60 Hz
Digital color câmera
NIKON ECLIPSE E200
Figura 11 - Microscópio
4 ? PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
1º Passo - Corte
Dependendo do tamanho ou do formato de uma peça, ela pode precisar ser seccionada. Uma superfície plana, com a menor deformação possível, é preferida, de modo a facilitar e acelerar preparações futuras.
Um método de corte bastante eficiente é o corte abrasivo lubrificado, que introduzirá uma quantidade mínima de danos em relação ao tempo necessário para o corte.
O corte abrasivo lubrificado emprega um disco de corte composto de um abrasivo e um revestimento. O líquido refrigerante molha o disco para evitar danos à amostra devido ao calor gerado pela fricção. O refrigerante também remove as sujeiras da área de corte
Dependendo do material a ser cortado, podem ser necessário discos de diferentes composições. A dureza e a ductilidade do material influenciam na escolha do disco de corte.
Cerâmicos ou sintetizados são secionados com diamantes revestidos de metal ou baquelite. Para materiais ferrosos, tipicamente se utiliza óxido de alumínio, ou comumente chamado de alumin (Al2O3), revestido de baquelite. O nitreto de boro cúbico (CBN) é também amplamente utilizado para os tipos mais duros de materiais ferrosos. Os metais não-ferrosos são cortados com carbureto de silício (SiC) revestido de baquelite.
Descrição do ensaio: Cortar material, corpo-de-prova, barra vergalhão, em uma cortadora metalográfica com dimensões de corte de aproximadamente de 5 mm. Prende-se a peça no equipamento, fecha-se a lateral, liga-se o disco e bomba de lubrificação e corta o material do tamanho desejado.
2.º Passo- Embutimento
O propósito do embutimento é de proteger os materiais frágeis ou revestidos durante a preparação, além de facilitar o manuseio da amostra.
O embutimento também é utilizado para produzir amostras de tamanho uniforme. Duas técnicas diferentes estão disponíveis: o embutimento a quente e o embutimento a frio.
Dependendo do número de amostras e da qualidade necessária, ambas as técnicas de embutimento possuem certas vantagens.
O embutimento a quente é ideal para um alto giro do volume de amostras admitidas no laboratório. Os embutidos resultantes serão de alta qualidade, de forma e tamanho uniforme, e necessita de um curto tempo de processo.
O embutimento a frio é aceitável para uma grande série de amostras admitidas no laboratório, e também para amostras individuais. Em geral, as resinas para embutimento a quente são menos caras do que resinas para embutimento a frio. No entanto, é necessária uma prensa para o embutimento a quente. Algumas resinas para o embutimento a frio podem ser utilizadas para impregnação a vácuo.
Descrição do ensaio: Inicia-se o processo passando desmoldante de silicone no recipiente da embutidora. Coloca-se o corpo de prova centralizando-o na máquina, em seguida coloca-se uma medida de baquelite, fecha-se a tampa. Então é aplicada uma pressão de 115 kg/cm², através de uma alavanca lateral que aciona um pistão hidráulico, nunca ultrapassar o limite de 150 kg/cm². Toda vez que a pressão diminuir, tem que aumentá-la movendo a alavanca. Após um tempo de 5 minutos retira-se o corpo de prova.
3º Passo - Lixamento
O próprio lixamento remove a superfície danificada ou deformada do material, enquanto são introduzidas somente quantias limitadas de novas deformações. A meta é uma superfície plana com danos mínimos que possam ser removidos facilmente durante o polimento, no menor tempo possível.
Geralmente são usadas lixas em formatos de discos em um equipamento chamado politriz. Esses discos possuem materiais abrasivos, como o carbeto de silício. Lixa-se primeiramente com lixas grossas, conforme os defeitos vão sendo reduzidos, troca-se para lixas de granulometria mais finas, tentando reduzir bastante as deformações da amostra, a fim de facilitar o polimento.
Descrição do ensaio: Após o embutimento, obedecendo a granulometria correta, da lixa mais grossa para a mais fina, inicia-se o processo na lixadeira manual com a lixa de água 220, para conformação das imperfeições mais rústicas, sempre tomando o cuidado para não arredondar a aresta do corpo de prova. Após cada lixamento a superfície deve ser cuidadosamente limpa. A segunda etapa é na lixadeira Politriz com a lixa 260. Coloca-se a peça no disco giratório e continua o processo, logo após troca-se para Politriz com a lixa 360, todos o processo de lixamento foi realizado com lubrificação de água, sempre mantendo o esforço no centro da amostra para não criar planos.
4º Passo - Polimento
Como no lixamento, o polimento deve remover os danos introduzidos pelas etapas anteriores. Isto é obtido através de sucessivas etapas de aplicação de partículas abrasivas mais finas.
O diamante é utilizado como um abrasivo, e consegue a mais rápida remoção de material e a melhor planicidade possível. Não há outro abrasivo capaz de produzir resultados similares. Devido a sua dureza, o diamante pode cortar extremamente bem todos os materiais e fases.
Certos materiais, especialmente aqueles que são moles e dúcteis, requerem um polimento final de ótima qualidade. Neste caso, utiliza-se o polimento a base de óxidos. A sílica coloidal, de tamanho de grão aproximado de 0,04 mm e pH de 9,8, têm demonstrado grandes resultados. A combinação de atividade química e abrasão fina e suave produzem amostras absolutamente sem riscos e deformações. A OP-U é uma suspensão para o polimento geral, que fornece perfeitos resultados em todos os tipos de materiais. A OP-S pode ser utilizada com reagentes que aumentam a reação química, que tornam a OP-S uma excelente opção para materiais muito dúcteis. Uma suspensão de alumina, ácida, OP-A, é utilizada para o polimento final de aços de baixa e alta liga, ligas de níquel base e cerâmicos.
Descrição do ensaio: Após o lixamento, coloca-se a peça na Politriz com feltro de espessura 3μm, água para a lubrificação e pasta adiamantada para auxiliar no polimento. Em seguida, coloca-se a peça na Politriz com feltro de 2μm e pasta adiamantada com granulação mais fina para ter acabamento melhor, até a superfície da amostra ficar espelhada e sem nenhum arranhado.Não colocar o dedo na superfície polida.
5º Passo - Ataque Químico
A superfície das amostras, quando atacada por agentes específicos, sofre uma série de transformações eletroquímicas baseadas no processo de oxi-redução.
Para o ataque químico são usadas soluções de ácidos, bases e sais, bem como sais fundidos ou vapores. As condições de ataque, tais como: químicas, temperatura e tempo podem ser variados para atingir as mais diversas finalidades de contraste.
Basicamente, o ataque consiste em fazer com que a solução de ataque reaja com determinado elemento da amostra. As regiões onde ocorreram as reações ficarão mais baixas, do que as regiões onde o ataque não surtiu efeito.
Através do microscópio as regiões mais altas conseguirão difratar a luz e aparecerão claras na micrografia. As regiões mais baixas, por estarem encobertas pelas mais, difratarão pouca luz, que será representado por regiões mais escuras.
Após o ataque químico a amostra deve ser rigorosamente limpa, para remover os resíduos do processo através de lavagem em água destilada, álcool ou acetona, e posteriormente seca através de jato de ar quente.
Descrição do ensaio: Tanto para os aços com carbono, liga binária, como para os ferros fundidos, o Nital, cuja composição corresponde a 98% de ácido nítrico e 2% de álcool etílico, foi o utilizado.
Pegou-se a peça e deixou a superfície polida em contato com o reagente químico, o Nital, em um recipiente, o vidro de relógio.
Deixou o reagente agir durante 25 segundos e com 30 segundos (tempo necessário para que ocorra a revelação da microestrutura do material em análise), foi retirada a peça, e em seguida foi lavado em água corrente, o aspecto brilhante desapareceu, ou seja, a amostra ficou fosca. Secar a peça e levar a amostra para visualização no microscópio.
6º Passo - Análise Óptica ou Microestrutural
Nesta parte, será mostrada uma micrografia de um aço e serão reconhecidos os micro-constituintes presentes.
Após ser feita a micrografia, recorre-se a manual de metalografia, a fim de encontrar a estrutura mais semelhante a da micrografia, e através de comparações chega-se a determinação dos micro-constituintes.
Descrição do ensaio: As micrografias foram geradas em um microscópio óptico, com o auxílio da televisão que reproduziu também a imagem vista pelo microscópio, utilizando-se as lentes objetivas com ampliações de 50x, 100x, 200x, 500x e 2500x.
Posiciona-se a peça no microscópio e fazem-se as análises.
Podemos a partir da análise microscópica, determinar e identificar os constituintes da textura do aço analisado. E, após o ataque, observam-se também as proporções dos constituintes, suas dimensões, sua distribuição, estruturas anormais e elementos estranhos. Dá para se ter também idéia das propriedades mecânicas, de acordo com os constituintes ali presentes.
5 ? RESULTADOS E DISCUSSÕES
A seguir são apresentadas as micrografias obtidas no material. Com objetivo de analisar a estrutura e textura presente no aço depois do ataque com Nital 2%.
Figura 12 ? Micrografia Aço SAE 1020
Conforme análise no microscópio (figura 1) é possível identificar os contornos de grãos da liga, entre um grão e outro se encontra os interstícios onde se encontra o carbono, e diferentes colorações que representam as estruturas do aço em análise, são elas:
Figura 13 - Cementita ? Ferrita- Ferro- Bolhas
- Verde: indica a presença de Cementita (Carboneto de ferro Fe3C).
- Marrom: indica a presença de Ferrita, composta por ferro e baixíssimo teor de carbono.
- Branco: indica a presença de Ferro.
-Preto: indica a presença de incrustação ou bolhas (oxigênio) que são formadas durante o processo de fabricação da liga.
Nota-se também que na micro-estrutura da liga é possível observar que o os grãos estão todos alinhados, na mesma direção e orientação.
Figura 14 ? Bolhas
A partir desta imagem podemos visualizar conforme setas indicadas (Figura 10) o surgimento de bolhas no material, formadas durante o processo de fabricação do ferro carbono, onde ocorre com mais facilidade a ruptura do material. Se a cavidade apresentasse um grafite quando lixada sairia um risco preto, no aço estudado não havia esta composição de grafite: só estourou a bolha.
Figura 15 ?Bolhas ? Incrustação- Ferrita- Cementita ? Ferro ? Riscos
A partir desta figura podemos observar a presença de ferrita cor marrom, cementita cor verde, incrustação / porosidade ponto preto, ferro cor branca, riscos na horizontal e diagonal causados no processo de polimento, e bolhas formadas na fabricação do aço carbono (liga binária).
8- CONCLUSÃO
Portanto, a partir dos dados apresentados, as principais conclusões deste trabalho do qual realizamos o ensaio é o estudo de produtos metalúrgicos, possibilitando à determinação de seus constituintes e de sua textura, geralmente realizado em superfícies previamente polidas e, em geral, atacadas por um reativo adequado como em nosso ensaio.
Nota-se que a metalografia é considerada uma análise de grande importância para garantir a qualidade dos materiais no processo de fabricação e também para a realização de estudos na formação de novas ligas de materiais. Esta prática se torna muito complexa e ao mesmo tempo necessária, pois os materiais apresentam diferentes morfologias dependendo dos tratamentos térmicos que lhe foram aplicados e também da composição química empregada, devendo ser analisado antes de sua aplicação. Através da análise metalográfica do aço é possível determinar não só a classificação do aço, como também, sua composição física, química e mecânica.
9- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] COLPAERT, P. H. Metalografia dos Produtos siderúrgicos comuns. 3. ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda., 1989.
[2] Livro "Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns"; COLPAERT;
[3] Disponível em http://adeir.webs.com/relatrios.htm Acessado em 17/11/10
[4] Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Metalografia Acessado em 20/11/2010
1- INTRODUÇÃO
Este trabalho descreve o preparo e ensaio metalográfico, para a análise óptica de uma amostra metálica, permitindo visualizar sua microestrutura, na qual podemos definir as suas respectivas fases, podemos ainda a partir deste ensaio realizado em laboratório identificar/definir os tipos de estruturas encontradas a partir da análise microscópica do AÇO SAE 1020.
O estudo dos produtos metalúrgicos, com auxílio de microscópio visa à determinação de seus constituintes, sua textura e fase. Análise realizada em superfícies polidas e, em geral, atacadas por um reativo adequado como feito em nosso ensaio em laboratório, com o auxílio da técnica apropriada que descreveremos, foi possível a visualização da textura microscópica do material, e seus constituintes colocando em evidência os diversos grãos de que é formado, suas respectivas fases das estruturas resultantes. Possibilitando avaliá-los, segundo dimensões, arranjo e formato, as interpretações destes dados constituem o escopo do exame micrográfico dos metais presentes neste trabalho. Esta prática se torna complexa, pois os materiais apresentam diferentes morfologias dependendo dos tratamentos térmicos aplicados e também da composição química empregada.
Segundo COLPAERT(1989), a metalografia microscópica (ou micrografia dos metais) estuda os produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, visando à determinação de seus constituintes e de sua textura, pondo assim em evidência os diversos grãos de que é formado.
Convém esclarecer que os metais, de um modo geral, são agregados cristalinos cujos cristais (perfeitamente justapostos e unidos) tanto podem ser quimicamente idênticos, como de composição química diferente. Esses cristais chamam-se geralmente grãos em virtude de sua conformação, mas quando apresentam formas ou aspectos particulares, podem chamar-se nódulos, veios, agulhas, glóbulos, etc.
2- OBJETIVO
Apresentar através do ensaio metalográfico e de sua análise micrográfica com o auxílio do microscópio a morfologia e estrutura do material em estudo, determinando os micro-constituintes que o compõe. E que estes micro-constituintes variam de acordo com o tipo de liga analisada e de acordo com os tratamentos térmicos, mecânicos, processos de fabricação e outros processos a que o material haja sido submetido.
A importância deste exame decorre do fato das propriedades mecânicas de um metal dependerem não só de sua composição química como também de sua textura. Com efeito, um mesmo material pode tornar-se maleável, dúctil, quebradiço, elástico, tenaz, etc., conforme a textura que apresentar e que lhe pode ser dada por meio de trabalhos mecânicos ou tratamentos térmicos adequados.
3- MATERIAIS E MÉTODOS UTILIZADOS
? Corpo de prova: AÇO 1020.
Figura 1 ? Corpo de Prova
? Cortadora metalográfica
Fabricante: Teclago Indústria e Comércio
Modelo CM-40
Voltagem: 220V
Freqüência: 60Hz
Potência: 1,5 C.V.
Rotação: 8420 rpm
Figura 2 - Cortadora metalográfica
? Lixadeira Manual
Figura 3 - Lixadeira Manual
? Lixas d?água (220/260/360)
Figura 4 - Lixas d?água (220/260/360)
? Feltro
Figura 5 - Feltro
? Pasta diamantada
Figura 6 ? Pasta diamantada
? Lixadeira Politriz
Modelo: PL 02
Série: 2032
Voltagem: 220V
Freqüência: 60Hz
Potência: 1,4 C.V.
Rotação: Polia de 300 rpm e outra de 600 rpm
Figura 7 - Lixadeira Politriz
? Embutidora
Modelo: M30
Voltagem: 220V
Freqüência: 60Hz
Potência: 500W
Figura 8 - Embutidora
? Baquelite
Figura 9 - Baquelite
? Reagente Químico (Nital), 98% de ácido nítrico e 2% de álcool etílico.
Figura 10 - Reagente Químico (Nital)
? Microscópio
Samsung
SDC-312
Voltagem: 100/110/120V
Corrente: 0,8 A
Frequência: 50-60 Hz
Digital color câmera
NIKON ECLIPSE E200
Figura 11 - Microscópio
4 ? PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
1º Passo - Corte
Dependendo do tamanho ou do formato de uma peça, ela pode precisar ser seccionada. Uma superfície plana, com a menor deformação possível, é preferida, de modo a facilitar e acelerar preparações futuras.
Um método de corte bastante eficiente é o corte abrasivo lubrificado, que introduzirá uma quantidade mínima de danos em relação ao tempo necessário para o corte.
O corte abrasivo lubrificado emprega um disco de corte composto de um abrasivo e um revestimento. O líquido refrigerante molha o disco para evitar danos à amostra devido ao calor gerado pela fricção. O refrigerante também remove as sujeiras da área de corte
Dependendo do material a ser cortado, podem ser necessário discos de diferentes composições. A dureza e a ductilidade do material influenciam na escolha do disco de corte.
Cerâmicos ou sintetizados são secionados com diamantes revestidos de metal ou baquelite. Para materiais ferrosos, tipicamente se utiliza óxido de alumínio, ou comumente chamado de alumin (Al2O3), revestido de baquelite. O nitreto de boro cúbico (CBN) é também amplamente utilizado para os tipos mais duros de materiais ferrosos. Os metais não-ferrosos são cortados com carbureto de silício (SiC) revestido de baquelite.
Descrição do ensaio: Cortar material, corpo-de-prova, barra vergalhão, em uma cortadora metalográfica com dimensões de corte de aproximadamente de 5 mm. Prende-se a peça no equipamento, fecha-se a lateral, liga-se o disco e bomba de lubrificação e corta o material do tamanho desejado.
2.º Passo- Embutimento
O propósito do embutimento é de proteger os materiais frágeis ou revestidos durante a preparação, além de facilitar o manuseio da amostra.
O embutimento também é utilizado para produzir amostras de tamanho uniforme. Duas técnicas diferentes estão disponíveis: o embutimento a quente e o embutimento a frio.
Dependendo do número de amostras e da qualidade necessária, ambas as técnicas de embutimento possuem certas vantagens.
O embutimento a quente é ideal para um alto giro do volume de amostras admitidas no laboratório. Os embutidos resultantes serão de alta qualidade, de forma e tamanho uniforme, e necessita de um curto tempo de processo.
O embutimento a frio é aceitável para uma grande série de amostras admitidas no laboratório, e também para amostras individuais. Em geral, as resinas para embutimento a quente são menos caras do que resinas para embutimento a frio. No entanto, é necessária uma prensa para o embutimento a quente. Algumas resinas para o embutimento a frio podem ser utilizadas para impregnação a vácuo.
Descrição do ensaio: Inicia-se o processo passando desmoldante de silicone no recipiente da embutidora. Coloca-se o corpo de prova centralizando-o na máquina, em seguida coloca-se uma medida de baquelite, fecha-se a tampa. Então é aplicada uma pressão de 115 kg/cm², através de uma alavanca lateral que aciona um pistão hidráulico, nunca ultrapassar o limite de 150 kg/cm². Toda vez que a pressão diminuir, tem que aumentá-la movendo a alavanca. Após um tempo de 5 minutos retira-se o corpo de prova.
3º Passo - Lixamento
O próprio lixamento remove a superfície danificada ou deformada do material, enquanto são introduzidas somente quantias limitadas de novas deformações. A meta é uma superfície plana com danos mínimos que possam ser removidos facilmente durante o polimento, no menor tempo possível.
Geralmente são usadas lixas em formatos de discos em um equipamento chamado politriz. Esses discos possuem materiais abrasivos, como o carbeto de silício. Lixa-se primeiramente com lixas grossas, conforme os defeitos vão sendo reduzidos, troca-se para lixas de granulometria mais finas, tentando reduzir bastante as deformações da amostra, a fim de facilitar o polimento.
Descrição do ensaio: Após o embutimento, obedecendo a granulometria correta, da lixa mais grossa para a mais fina, inicia-se o processo na lixadeira manual com a lixa de água 220, para conformação das imperfeições mais rústicas, sempre tomando o cuidado para não arredondar a aresta do corpo de prova. Após cada lixamento a superfície deve ser cuidadosamente limpa. A segunda etapa é na lixadeira Politriz com a lixa 260. Coloca-se a peça no disco giratório e continua o processo, logo após troca-se para Politriz com a lixa 360, todos o processo de lixamento foi realizado com lubrificação de água, sempre mantendo o esforço no centro da amostra para não criar planos.
4º Passo - Polimento
Como no lixamento, o polimento deve remover os danos introduzidos pelas etapas anteriores. Isto é obtido através de sucessivas etapas de aplicação de partículas abrasivas mais finas.
O diamante é utilizado como um abrasivo, e consegue a mais rápida remoção de material e a melhor planicidade possível. Não há outro abrasivo capaz de produzir resultados similares. Devido a sua dureza, o diamante pode cortar extremamente bem todos os materiais e fases.
Certos materiais, especialmente aqueles que são moles e dúcteis, requerem um polimento final de ótima qualidade. Neste caso, utiliza-se o polimento a base de óxidos. A sílica coloidal, de tamanho de grão aproximado de 0,04 mm e pH de 9,8, têm demonstrado grandes resultados. A combinação de atividade química e abrasão fina e suave produzem amostras absolutamente sem riscos e deformações. A OP-U é uma suspensão para o polimento geral, que fornece perfeitos resultados em todos os tipos de materiais. A OP-S pode ser utilizada com reagentes que aumentam a reação química, que tornam a OP-S uma excelente opção para materiais muito dúcteis. Uma suspensão de alumina, ácida, OP-A, é utilizada para o polimento final de aços de baixa e alta liga, ligas de níquel base e cerâmicos.
Descrição do ensaio: Após o lixamento, coloca-se a peça na Politriz com feltro de espessura 3μm, água para a lubrificação e pasta adiamantada para auxiliar no polimento. Em seguida, coloca-se a peça na Politriz com feltro de 2μm e pasta adiamantada com granulação mais fina para ter acabamento melhor, até a superfície da amostra ficar espelhada e sem nenhum arranhado.Não colocar o dedo na superfície polida.
5º Passo - Ataque Químico
A superfície das amostras, quando atacada por agentes específicos, sofre uma série de transformações eletroquímicas baseadas no processo de oxi-redução.
Para o ataque químico são usadas soluções de ácidos, bases e sais, bem como sais fundidos ou vapores. As condições de ataque, tais como: químicas, temperatura e tempo podem ser variados para atingir as mais diversas finalidades de contraste.
Basicamente, o ataque consiste em fazer com que a solução de ataque reaja com determinado elemento da amostra. As regiões onde ocorreram as reações ficarão mais baixas, do que as regiões onde o ataque não surtiu efeito.
Através do microscópio as regiões mais altas conseguirão difratar a luz e aparecerão claras na micrografia. As regiões mais baixas, por estarem encobertas pelas mais, difratarão pouca luz, que será representado por regiões mais escuras.
Após o ataque químico a amostra deve ser rigorosamente limpa, para remover os resíduos do processo através de lavagem em água destilada, álcool ou acetona, e posteriormente seca através de jato de ar quente.
Descrição do ensaio: Tanto para os aços com carbono, liga binária, como para os ferros fundidos, o Nital, cuja composição corresponde a 98% de ácido nítrico e 2% de álcool etílico, foi o utilizado.
Pegou-se a peça e deixou a superfície polida em contato com o reagente químico, o Nital, em um recipiente, o vidro de relógio.
Deixou o reagente agir durante 25 segundos e com 30 segundos (tempo necessário para que ocorra a revelação da microestrutura do material em análise), foi retirada a peça, e em seguida foi lavado em água corrente, o aspecto brilhante desapareceu, ou seja, a amostra ficou fosca. Secar a peça e levar a amostra para visualização no microscópio.
6º Passo - Análise Óptica ou Microestrutural
Nesta parte, será mostrada uma micrografia de um aço e serão reconhecidos os micro-constituintes presentes.
Após ser feita a micrografia, recorre-se a manual de metalografia, a fim de encontrar a estrutura mais semelhante a da micrografia, e através de comparações chega-se a determinação dos micro-constituintes.
Descrição do ensaio: As micrografias foram geradas em um microscópio óptico, com o auxílio da televisão que reproduziu também a imagem vista pelo microscópio, utilizando-se as lentes objetivas com ampliações de 50x, 100x, 200x, 500x e 2500x.
Posiciona-se a peça no microscópio e fazem-se as análises.
Podemos a partir da análise microscópica, determinar e identificar os constituintes da textura do aço analisado. E, após o ataque, observam-se também as proporções dos constituintes, suas dimensões, sua distribuição, estruturas anormais e elementos estranhos. Dá para se ter também idéia das propriedades mecânicas, de acordo com os constituintes ali presentes.
5 ? RESULTADOS E DISCUSSÕES
A seguir são apresentadas as micrografias obtidas no material. Com objetivo de analisar a estrutura e textura presente no aço depois do ataque com Nital 2%.
Figura 12 ? Micrografia Aço SAE 1020
Conforme análise no microscópio (figura 1) é possível identificar os contornos de grãos da liga, entre um grão e outro se encontra os interstícios onde se encontra o carbono, e diferentes colorações que representam as estruturas do aço em análise, são elas:
Figura 13 - Cementita ? Ferrita- Ferro- Bolhas
- Verde: indica a presença de Cementita (Carboneto de ferro Fe3C).
- Marrom: indica a presença de Ferrita, composta por ferro e baixíssimo teor de carbono.
- Branco: indica a presença de Ferro.
-Preto: indica a presença de incrustação ou bolhas (oxigênio) que são formadas durante o processo de fabricação da liga.
Nota-se também que na micro-estrutura da liga é possível observar que o os grãos estão todos alinhados, na mesma direção e orientação.
Figura 14 ? Bolhas
A partir desta imagem podemos visualizar conforme setas indicadas (Figura 10) o surgimento de bolhas no material, formadas durante o processo de fabricação do ferro carbono, onde ocorre com mais facilidade a ruptura do material. Se a cavidade apresentasse um grafite quando lixada sairia um risco preto, no aço estudado não havia esta composição de grafite: só estourou a bolha.
Figura 15 ?Bolhas ? Incrustação- Ferrita- Cementita ? Ferro ? Riscos
A partir desta figura podemos observar a presença de ferrita cor marrom, cementita cor verde, incrustação / porosidade ponto preto, ferro cor branca, riscos na horizontal e diagonal causados no processo de polimento, e bolhas formadas na fabricação do aço carbono (liga binária).
8- CONCLUSÃO
Portanto, a partir dos dados apresentados, as principais conclusões deste trabalho do qual realizamos o ensaio é o estudo de produtos metalúrgicos, possibilitando à determinação de seus constituintes e de sua textura, geralmente realizado em superfícies previamente polidas e, em geral, atacadas por um reativo adequado como em nosso ensaio.
Nota-se que a metalografia é considerada uma análise de grande importância para garantir a qualidade dos materiais no processo de fabricação e também para a realização de estudos na formação de novas ligas de materiais. Esta prática se torna muito complexa e ao mesmo tempo necessária, pois os materiais apresentam diferentes morfologias dependendo dos tratamentos térmicos que lhe foram aplicados e também da composição química empregada, devendo ser analisado antes de sua aplicação. Através da análise metalográfica do aço é possível determinar não só a classificação do aço, como também, sua composição física, química e mecânica.
9- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] COLPAERT, P. H. Metalografia dos Produtos siderúrgicos comuns. 3. ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda., 1989.
[2] Livro "Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns"; COLPAERT;
[3] Disponível em http://adeir.webs.com/relatrios.htm Acessado em 17/11/10
[4] Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Metalografia Acessado em 20/11/2010