minha aula metalografia

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DefiniçãoMetalografia é o ramo da

engenharia que estuda as estruturas e as propriedades dos metais e suas ligas.

MetalografiaMetalografiaMetalografiaMetalografia

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O exame metalográfico procura relacionar a estrutura do material com as propriedades físicas e com o processo de fabricação, sendo que este exame pode ser:

Macrográfico Micrográfico

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MACROGRAFIAObjetivo

Obter uma informação ampla da peça, facilitar a micrografia e determinar a região crítica para análise detalhada.

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A macrografia consiste no exame do aspecto de uma superfície plana seccionada de uma peça ou amostra metálica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu intermédio tem-se uma ideia de conjunto, referente à homogeneidade do material, à distribuição e natureza de falhas, impurezas; ao processo de fabricação.

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Algumas das heterogeneidades mais comuns nos metais:Vazio: causado pelo resfriamento lento;

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Forma Irregular de segregação

Segregação: causadas pelas impurezas e outros metais;Dendritas: formação de grãos de vários tamanhos;

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Trincas: devido às tensões excessivas no resfriamento;

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ZTA: Zona Termicamente Afetada

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Seleção da amostraCuidados a observar:

Saber o que realmente o cliente deseja e o fim a que se destina a peça

Em qualquer hipótese é altamente prudente proceder a um exame detido da peça sob diversos pontos de vista, como o aspecto da fratura, a existência de marcas de pancadas, grinpamentos, vestígios de soldas, azulamento por aquecimento, porosidades, rebarbas, trincas, polimentos locais, enferrujamento, corrosões, desgastes, marcas punçonadas, entortamentos etc., antes de determinar cortes ou extração de amostras ou de corpos de prova.

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Na apreciação dos sinais encontrados, é preciso muita atenção para não confundir aqueles que possivelmente já existiam na peça, antes do evento que deu motivo ao estudo, e que podem conduzir a alguma pista para as investigações, com os que possam ter sidos ocasionados pela aplicação de ferramentas para retirar a peça de onde estava instalada, ou então, ocasionados por quedas, ou durante o transporte.

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Preparação da amostra

I. Escolha da secção a ser

estudada (Direção do corte);

II. Preparação da amostra /

superfície (lixamento/polimento);

III. Ataque com reagente químico

adequado;

IV. Interpretação dos resultados;

V. Documentação.

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Preparação da amostraI. Escolha da secção a ser estudada (Direção do corte)

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Máquina de corte com disco abrasivo

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Defeitos e possíveis causas durante a operação de corte

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II. Preparação da superfície (Embutimento/lixamento/polimento);

Embutimento

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Lixamento

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Escolha da secção:

I- Transversal (Macro)Naturezas do material;Homogeneidade da secção;Intensidade da segregação;Forma de disposição das bolhas;Existência de restos de vazios;Profundidade e uniformidade da carbonetação;Profundidade de descarbonetação;Profundidade de têmpera;Inclusões.

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II- Longitudinal (Macro)Processos de fabricação;Análise de cordão de solda;Caldeamento

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Preparação da superfície

Cuidados:

•Mudança da estrutura;

•Aquecimento não superior a 100ºC;

•Pressão excessiva (encruamento);

•Lixamento;

•Ataque químico.

•Obs.: Em função de variações

estruturais ou químicas o material

será mais ou menos atacado.

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MetalografiaMetalografiaMetalografiaMetalografiaEmbutimento

A quente: As resinas para embutimento a

quente apresentam baixa viscosidade,

contração, boa adesão à amostra e resistência

a ação de agentes químicos, bem como

propriedades mecânicas adequadas para

aplicações específicas.

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Embutimento

A frio: São resinas auto-

polimerizáveis, com propriedades

químicas e mecânicas para

atendimento das mais diversas

necessidades de embutimento,

metalográfico, mineralógico,

cerâmico e petrográfico.

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LixamentoObjetivo

Eliminar as imperfeições da

superfície da amostra (ex.: oxidação,

rebarbas, arranhados profundos, etc.).

Pode ser, de acordo com:

- Operação (manual ou mecânico)

- Meio (a seco ou úmido)

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MetalografiaMetalografiaMetalografiaMetalografiaLixamento

Para a preparação de uma

superfície plana, isenta de deformações

plásticas e mecânicas é necessário um

correto lixamento, deve-se começar da

lixa mais grossa para a mais fina,

mudando a direção do lixamento em 90º.

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Defeitos e possíveis causas durante a operação de lixamento

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MetalografiaMetalografiaMetalografiaMetalografiaO ataqueObjetivo:

Revelar a microestrutura e os constituintes da amostra, possibilitando maior entendimento das suas propriedades.O ataque pode ser por:

•Imersão•Aplicação•Impressão direta (Impressão de Baumann)

Quanto ao tempo:•Longo ou profundo•Rápido ou superficial

•Quanto à temperatura:•A frio•A quente

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Interferências no comportamento do ataque:Variação da composição do material (concentração de impurezas);Variação de estrutura (deformação a frio);Variação de cristalização (granulometria grosseira, textura acicular, gradiente térmico).

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Principais reagentes para a

macrografia: Iodo; Ácido Sulfúrico; Heyn (Cloreto Cupro-Amoniacal); Ácido clorídrico; Fry (Ácido clorídrico + Água +

Cloreto Cúprico)

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MetalografiaMetalografiaMetalografiaMetalografiaPrincipais reagentes para a

micrografiaNota: Estes reagentes são basicamente

soluções diluídas de ácidos orgânicos ou

inorgânicos, álcalis, ou outras soluções de

natureza complexa. Como foi verificado anteriormente, a seleção final de uma

solução, para fazer parecer um

desenvolvimento da estrutura, depende da composição e condições estruturais do

metal ou da liga.

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Tempo de Ataque

I.Fator importante para o ataque correto a um

corpo de prova é a seleção do reagente que

melhor se adapte à composição química e à

condição física do metal;

II. Controle conveniente do tempo de ataque

para que se produza um grau de contraste

apropriado entre os diferentes componentes da

estrutura;

III.Limpeza da superfície atacada.

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Tempo de Ataque

OBS: O tempo de ataque depende da estrutura em questão e da ampliação que

se deseja na fotografia. Conforme o

reagente escolhido, o tempo de ataque variará de poucos segundos até alguns

minutos, ou dias.

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Recomendações:

Não atacar mais que o

necessário para fazer aparecer o

detalhe significativo;

Um grau de contraste

satisfatório para uma micrografia

com pequeno aumento é

geralmente excessivo para uma

melhor definição da estruturas em

ampliações muito maiores;

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Recomendações:

Desejando-se um alto

contraste, é preferível obtê-lo

por meios fotográficos a

recorrer a um ataque profundo,

pois este ocultará os detalhes

mais finos da estrutura;

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Recomendações:

Se um corpo de prova for

insuficientemente atacado (pouco

contraste), é preferível poli-lo

novamente no disco acabador e

atacá-lo novamente com ácido

superior, a um ataque já levado a

efeito, outro posterior;

NOTA: Não tocar com coisa alguma

numa superfície já atacada e

fotografá-la logo após o ataque.

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INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS (Macro)Quando ataca mais a estrutura:

Regiões encruadas; Regiões temperadas ou temperadas e

revenidas; Granulação grosseira.

Quando ataca mais a composição química:

Regiões com maior teor de carbono; Regiões com maior teor de fósforo; Regiões com maior quantidade de

inclusões não metálicas, principalmente enxofre e fósforo.

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IDENTIFICAÇÃO

Técnica de polimento, repolimento e

ataque, servem para definir o defeito:

•Regiões ricas em carbono desaparecem

com um leve repolimento;

•Regiões ricas em impurezas,

principalmente inclusões de S e P, sofrem

um ataque profundo escurecendo mais,

permanecendo assim mesmo após um leve

polimento;

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IDENTIFICAÇÃO

•Regiões com granulação grosseira

aparecem como mosaicos de lado escuro

(parte clara e parte escura);

•Regiões com têmpera branda ou

temperadas e revenidas, ficam mais

brilhantes que o resto da amostra após

um repolimento;

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Interpretação das MicrografiasA correta interpretação das texturas que

ocorre nos materiais é matéria que requer larga experiência do operador. Dentre as inúmeras estruturas, citamos:

Inclusõesa) Fósforo

Localiza-se na ferrita e somente pode ser observada ao microscópio quando o seu teor estiver acima de 1%. Forma estrias claras, pois expulsa o carbono dessas regiões.

A presença de fósforo causa fragilidade aos aços e também melhora a usinabilidade;

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Interpretação das MicrografiasInclusõesb) Enxofre

Forma sulfeto de manganês a 1100oC, apresentando-se sob a forma de polígonos, glóbulos ou formas arborescentes de coloração cinzenta. O sulfeto de ferro geralmente não aparece nos aços comuns; caso aconteça, terá coloração amarelada.

A presença de enxofre nos aços facilita a usinabilidade. c) ManganêsSemelhante ao enxofre

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Interpretação das Micrografias

Inclusões

d) Silício

O silício não é detectado ao microscópio.

e) Alumínio

Usado como desoxidante nos aços.

Forma com o oxigênio Al2O3 (alumina) que

se apresenta ao microscópio sob a forma de

partículas negras esparsas ou agrupadas.

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Interpretação das Micrografiasf) Ferrita

Solução sólida de carbono no ferro alfa- Origina-se na zona crítica- É a forma estável a temperatura ambiente.

Apresenta-se ao microscópio em grãos claros com finos contornos pretos.Identificação Metalográfica

Apresenta-se ao microscópio como grãos brancos com finos contornos pretos. Arranha e deforma-se facilmente. Arestas arredondadas. É fortemente atraída pelo ímã.

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Interpretação das Micrografiasg) CementitaCarboneto de ferro Fe3C

Apresenta-se clara com contornos pretos, chega a riscar o vidro.Identificação metalográfica

Apresenta-se como uma só massa e não mostra subdivisão em grãos. Não é riscada, se apresenta precipitada, forma um abaulamento. Possui cor amarelada. Brilho intenso. Forma bastonetes ou nódulos. Atacada com picrato de sódio em ebulição se torna escura diferenciando da ferrita.

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Interpretação das Micrografiash) Perlita

Corresponde a lamelas de ferrita (88%) e cementita (12%). As lamelas podem ser planas, curvas ou ondeadas. A perlita se apresenta escura ao microscópio.

As lamelas são mais ou menos paralelas podendo ser planas, curvas ondeadas, etc.. O afastamento entre elas depende, entre outros fatores, da velocidade de resfriamento e do ângulo segundo o qual o grão de perlita é cortado.

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Interpretação das Micrografiash) PerlitaIdentificação metalográfica

Em aços com baixo carbono se localiza em geral nos contornos da ferrita, aumentando-se o %C. Este quadro vai se modificando até se tornar o constituinte principal. São envolvidos ou quase, por rede de ferrita ou cementita. Possui coloração marrom, verde ou preta, dependendo do ataque (reagente e tempo), aumento de observação e estrutura da perlita. As lamelas só podem ser vistas com ampliações de mais de 200 X. Forma grãos

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Interpretação das Micrografiasi) Martensita

Apresenta ao microscópio aspecto

acicular e escuro.

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Procedimentos de Exame ao MicroscópioObservar os seguintes cuidados ao

trabalhar com o microscópio:•iniciar a observação com a objetiva de menor ampliação;•o foco para o microscópio monoscópico é conseguido aproximando-se a objetiva o mais possível da amostra, tomando-se o máximo de cuidado para que não haja colisão entre esses elementos e em seguida, com um dos olhos na ocular, afastar lentamente o canhão. Quando o objeto estiver com em foco, utilizar o parafuso de ajuste fino;•ao mudar-se de objetiva, afastar o canhão do microscópio da amostra para evitar colisão das lentes das objetivas com a amostra.

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Dureza dos Microconstituintes (HB)Dureza dos Microconstituintes (HB)

• Austenita : 300 Austenita : 300

• Ferrita : 80Ferrita : 80

• Perlita : 200-250Perlita : 200-250

• Cementita : 700Cementita : 700

• Martensita : 500-650Martensita : 500-650

• Bainita : 400-500Bainita : 400-500

• Martensita Revenida : 250-400Martensita Revenida : 250-400

Dureza dos Microconstituintes (HB)Dureza dos Microconstituintes (HB)

• Austenita : 300 Austenita : 300

• Ferrita : 80Ferrita : 80

• Perlita : 200-250Perlita : 200-250

• Cementita : 700Cementita : 700

• Martensita : 500-650Martensita : 500-650

• Bainita : 400-500Bainita : 400-500

• Martensita Revenida : 250-400Martensita Revenida : 250-400

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BAINITA

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