UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETOESCOLA DE MINAS

Propriedades Mecânicas dos Materiais MEC - 102

Relatório: Preparação de Amostras Metalográficas

Alunos: Gustavo Gomes

Rafael Gonçalves de Oliveira

Victor Cavalcante

Filipe Ribeiro de Rezende

João Carlos Moreira

05 de Abril de 2013, Ouro Preto/ MG

1 - Objetivos

Obter a verdadeira estrutura do material, sem a presença de falhas originadas na

preparação, para isso a amostra tem que passar por vários processos como: escolher a

superfície plana, embutimento, lixamento, polimento, ataque químico sem deformações

mecânicas.

Contanto que não atrapalha a análise uma amostra pode conter riscos toleráveis,

porém uma amostra ideal não apresentaria riscos. Obter também uma amostra de forma

mais rápida e barata possível.

3 – Procedimentos Experimentais

Primeiramente vem o corte. A amostra deve ser cortada de forma que o material

a ser analisado fique suficientemente representado.

Deve-se ter o cuidado na escolha do disco a ser utilizado, uma vez que existem

discos específicos para determinados tipos de materiais. Por exemplo: discos de óxido

de alumínio (alumina) são utilizados para metais ferrosos, já os discos de carboneto de

silício são usados para metais não ferrosos. Deve-se ter cuidado ao manusear o

equipamento para não danificar o disco.

O equipamento utilizado é o Arocor 40, uma cortadora metalográfica de

pequeno porte.

Na metalografia é primordial o cuidado ao cortar o material para que não

danifique a amostra, e afete o mínimo possível a estrutura da mesma. Um exemplo seria

o superaquecimento da amostra transformando-a de CCC para CFC. Outro fator

relevante é a utilização de um líquido para refrigeração, visto que o corte a seco não é

adequado nesse tipo de estudo.

Após o corte é realizado o embutimento para facilitar o manuseio da peça no

lixamento, no polimento, evita que a peça rasgue a lixa e o pano de polimento. Sendo

este último, um fenômeno de instabilidade elástica que afeta elementos estruturais

bidimensionais quando estes se submetem a tensões de compressão segundo seu plano

ou superfície média.

É usado especialmente para amostras pequenas e/ou irregulares. Sendo essas de

tamanho propício, pode-se aplicar a peça diretamente no lixamento.

São dois tipos de embutimento, sendo eles:

1. Embutimento a quente, em baquelite, podendo ser de diâmetro de 0,05 e 0,03 metros.

2. Embutimento a frio, em resina de poliéster (diâmetro de 0,03 metros).3. E como foi dito, também se pode trabalhar com a amostra sem embutimento.

O procedimento utilizado foi o número 2, embutimento a frio.

1. Embutimento a quente:

Neste a amostra é colocada numa máquina chamada de embutidora e embutida

em materiais termoplásticos por meio de prensas, utilizando-se pressão e aquecimento

para efetuar a polimerização.Pode ser aplicada uma temperatura de 150°C a 180°C e

uma força de até 50 kN durante o embutimento da amostra.

O método consiste em colocar o corpo de prova com a face que se quer analisar

em contato com o êmbolo inferior da máquina de embutimento. Após apertar o êmbolo,

coloca-se a resina na câmara de embutimento pressionando-a por um determinado

tempo, de acordo com o plástico utilizado.

O tipo de resina mais utilizado é o baquelite, pois apresenta um desempenho

satisfatório além de ter baixo custo. Uma resina mais dura para quem quer maior

retenção da aresta.

2. Embutimento a frio:

Amostra é colocada em um molde (no caso, de silicone), que é preenchido com

resinas auto polimerizáveis, das quais consistem geralmente de duas substâncias

formando (resina mais catalisador) um líquido viscoso quando misturadas. Podendo ser

vários tipos de resina, mas as mais utilizadas são de poliéster ou acrílico.

Este embutimento é mais simples e barato que o embutimento a quente, porém o

tempo de preparo de amostras é superior. O embutimento a frio é mais rápido, pois

pode-se fazer com várias amostras ao mesmo tempo

3. Sem embutimento:

É o corpo de prova cujas dimensões da superfície a analisar são suficientemente

grandes a ponto de não ser necessário o embutimento.

Após o embutimento, é feito o lixamento, etapa essa que possui o objetivo de

eliminar as imperfeições da superfície da amostra. A lixa utilizada, nesse processo, é

formada por partículas abrasivas coladas sobre o papel. Os abrasivos comumente

utilizados são carboneto de silício e alumina. Uma sequência bastante utilizada nesse

estudo é formada pelas lixas das granas 220, 400, 600, 800 e 1200.

Há duas formas de se realizar um lixamento: manualmente ou utilizando

máquinas. No lixamento manual (mais demorado), a amostra é movida sobre uma lixa

que está apoiada sobre uma superfície plana, enquanto que, no lixamento por máquinas

(mais rápido)a amostra é pressionada sobre a lixa – móvel - permanecendofixa durante

todo o processo. Um procedimento importante a adotar no lixamento por máquinas é

que a amostra deve ser girada de 90° a cada troca de lixa, de forma a garantir que os

riscos da lixa anterior sejam totalmente ou parcialmente eliminados.

A força aplicada durante o processo de lixamento também é um fator importante.

Materiais mais duros e resistentes exigem uma força maior do que materiais mais

sensíveis. Outro cuidado que se deve tomar ao realizar um lixamento é que se deve lavar

a amostra após cada lixa para não contaminar a lixa seguinte.

Após o lixamento, se da inicio à etapa de polimento, o objetivo desta etapa é

deixar a superfície da amostra espelhada e sem nenhum arranhão.

O polimento foi realizado através de um processo mecânico, onde a amostra

também, como no lixamento, sofre abrasão, porém no processo de polimento as

partículas abrasivas encontram-se livres sobre a superfície.

As superfícies utilizadas no polimento consistem em panos especiais para o

processo metalográfico, colocados sobre um disco rígido e fixados com aros metálicos

ou adesivos presentes no próprio pano (caso do pano autoadesivo).

Após montado o equipamento, é colocado o abrasivo no pano, existem diversos

tipos de abrasivos, mas os escolhidos para o experimento foi a pasta de Alumina.

Foram feitas 4 etapas de polimento, cada uma com a duração de 1 a 2

minutos(tempo recomendado para materiais ferrosos), é importante ressaltar que ao

passar das etapas os riscos oriundos do lixamento foram desaparecendo ea amostra foi

se tornando cada vez mais espelhadas.

É importante também ressaltar a importância em manter a amostra limpa antes

de começar uma etapa de polimento, pois a inserção de uma amostra suja no pano de

polimento resulta na contaminação do mesmo, comprometendo-o e sujeitando a sua

amostra à riscos. No experimento realizado essa limpeza se deu através de uma lavagem

em água corrente seguida com um auxílio de um ultrassom para a limpeza durante

alguns minutos.

Durante o processo também é importante prestar atenção à lubrificação do disco,

para evitar a danificação da amostra e do pano. Na etapa que se utiliza alumina a

lubrificação deve ser feita com água.

Após o polimento, a amostra deve ser enxaguada em álcool e seca com secador.

Posteriormente ao polimento é feito o ataque com o propósito de revelar

determinadas características na microestrutura das amostras. Mas para determinadas

análises, podem ou mesmo devem ser feitas com a amostra polida e sem ataque tais

como, por exemplo, a análise de inclusões, porosidade, observação de trincas, etc.

Logo após foi realizado o ataque químico, que é necessário para revelar a

microestrutura do material. O tempo de permanência no ácido depende de cada material,

a estratégia utilizada com os aços foi de esperar até a superfície ficar opaca.

O ácido utilizado no processo foi o Nital 4 %, pois nós já sabíamos a

propriedade do material, caso contrário, a amostra deveria ser sucumbida à análise para

se descobrir o reagente mais apropriado. O Nital tendência em clarear as regiões que

contém Ferrita e escurecer as regiões onde se concentram a Perlita.

Por fim, a última etapa realizada foi a análise de imagem do Microscópio

Óptico, sendo que alguns alunos utilizaram o Microscópio Trinocular com Micro

Câmera de Captura, acoplada pelo software uµias, com aumento de 50, 250, 400 e 800

vezes da imagem atual, sendo ele utilizado antes e posteriormente ao ataque químico, e

outros captaram as imagens através do Microscópio Óptico Olympus BX51M com

câmera acoplada, aumento máximo da lente de 100x e aumento máximo de 1000x.

4- Resultado e Discussões

Amostras:

(1) Rafael Gonçalves SAE 1045

(2) Filipe Ribeiro de Rezende SAE 1020

(3) Gustavo Gomes SAE 1045

(4)João Carlos Moreira SAE 1020

(5) Victor Cavalcante SAE 1045

Todas as amostras foram feitas com embutimento a frio.

A maior dificuldade na preparação metalográfica foi lixar a amostra, por isso,

surgiram alguns planos na observação microscópica.

No geral as amostras foram bem atacadas quimicamente.

5 – Conclusão

A partir dos processos metalográficos realizados nas amostras do aço SAE 1020

e SAE 1045, foi possível verificar características importantes na microestrutura. Após a

realização do corte, embutimento, lixamento, polimento, secagem e ataque químico,

foi possível, através de um microscópio óptico, analisar qualitativamente as amostras.

Algumas amostras tiveram surgimento de planos, ocasionados durante o

lixamento, mas que não comprometeram a análise da amostra. No geral as amostras

foram bem atacadas e por isso observou-se bem os contornos de grãos.

6 – Referências Bibliográficas

COLPAERT, HUBERTUS – Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns;

3ª edição, Editora: Edgard Blucher Ltda. 1974.

LIMA, C. R. P. . Introdução à Preparação de Amostras Metalográficas. 2006.