universidade federal do pará instituto de tecnologia · − ensaios físicos e mecânicos - visam...
TRANSCRIPT
30/10/2018
1
30/10/2018 06:48
Metalografia e Tratamentos
Térmicos
Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia
Campus de Belém
Curso de Engenharia Mecânica
Prof. Dr. Jorge Teófilo de Barros Lopes
30/10/2018 06:48
Capítulo II
Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia
Metalografia
Campus de Belém
Curso de Engenharia Mecânica
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018
2
30/10/2018 06:48
❑ Introdução
❑ Macrografia
❑ Micrografia
I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018 06:48
II – METALOGRAFIA
❑ Introdução
❑ Macrografia
❑ Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018
3
30/10/2018 06:48
2.1 Introdução
• O controle de qualidade dos metais e ligas
metálicas pode ser desenvolvido por três métodos
diferentes, que são:
− Ensaios físicos e mecânicos - Visam determinar
valores numéricos que caracterizam as
propriedades físicas e mecânicas do material.
− Análise química - Determina quais são os
elementos e em que proporção estão presentes
no material em análise.
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018 06:48
2.1 Introdução
− Exame metalográfico - Enfoca o metal ou liga
metálica do ponto de vista de sua estrutura e
textura, procurando relacioná-la às propriedades
físicas, à composição, ao processo de fabricação
etc., de modo a poder prever-se o seu
comportamento num determinado emprego.
• Nesse último método, o exame é desenvolvido em
secções do material, polidas e normalmente atacadas
com um reativo químico apropriado.
• A metalografia é subdividida em dois campos:
Macrografia e Micrografia.METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018
4
30/10/2018 06:48
II – METALOGRAFIA
❑ Introdução
❑ Macrografia
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos TTs
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
❑ Temperabilidade
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ CONSIDERAÇÕES INICIAIS:
.
− A macrografia consiste no exame do aspecto de uma
peça ou amostra metálica, segundo uma seção plana
devidamente polida e, em geral, atacada por um
reagente adequado.
− O exame macrográfico é feito à vista desarmada (sem o
auxílio de equipamentos) ou com ampliação máxima
de 10 vezes por meio de lupa (exame macrográfico).
− O aspecto assim obtido chama-se macroestrutura.
− Para ampliações maiores emprega-se o termo
micrografia (o aspecto obtido → microestrutura).
30/10/2018
5
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA (CP):
.
a) Escolha e localização da seção a ser estudada;
b) Preparação de uma superfície plana e polida no lugar
escolhido;
c) Ataque da superfície por um reagente químico
adequado.
• Normalização - Os métodos para a determinação da
macroestrutura de aços e de materiais diferentes estão
normalizados pela ASTM (“American Society for
Testing and Materials” ).
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
a) Escolha e localização da seção:
.
• Quando não é definida pelo solicitante do exame ou pela
norma aplicável a avaliação em questão, é necessário
levar em conta a forma da peça, as informações que se
deseja obter e outras considerações pertinentes.
• As principais seções realizadas em produtos
semiacabados e de geometria regular são as seções
longitudinais e transversais.
• A análise de algumas características macroestruturais é,
em geral, realizada mais adequadamente em um tipo
específico de seção.
30/10/2018
6
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Algumas características macroestruturais para as quais
o corte transversal é o preferido (COLPAERT, 2008):
− Verificação da homogeneidade do material ao longo
de sua seção.
− Caracterização da forma e intensidade da segregação.
− Avaliação da posição, forma e dimensões de
eventuais porosidades, trincas e bolhas.
− Verificação de restos de vazios ou rechupes.
− Verificação da aplicação de tratamento termoquímico,
sua profundidade e regularidade.
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
− Verificação da profundidade da têmpera.
− Verificação se tubos são “sem costura” ou
produzidos por solda ou caldeamento.
− Avaliação da extensão das zonas em juntas
soldadas.
− Além de outras.
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018
7
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Avaliação da extensão das zonas de juntas soldada e
verificação de porosidades
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Avaliação da extensão das zonas de juntas soldada
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018
8
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Avaliação da estrutura do material fundido
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Algumas características macroestruturais para as quais
o corte longitudinal é preferido (COLPAERT, 2008):
− Verificar se a peça foi fabricada por fundição,
forjamento ou laminação.
− Se a peça foi obtida por usinagem ou conformação.
− A presença de solda no comprimento de arames, fios,
barras, vergalhões etc.
− Avaliação de soldas.
− Eventuais defeitos nas proximidades de fraturas.
− A extensão de tratamentos térmicos superficiais.
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018
9
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Abertura de rosca:
parafuso superior feito
por usinagem e o
inferior por rolagem
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Macroestruturas de lingotes
solidificados unidirecionalmente
a) Escolha e localização da seção:
30/10/2018
10
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
b) Preparação da superfície:
.
• Compreende duas etapas: (1) Corte ou desbaste;
(2) Polimento.
− O corte é feito preferencialmente com serra
comum ou com cortador de disco abrasivo
(policorte, cut-off).
− Deve-se tomar os devidos cuidados e prever
possíveis desbastes quando se utilizar outro
método de corte.
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Policorte (cut-off)
b) Preparação da superfície:
30/10/2018
11
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Como o principal objetivo dessa etapa é prover uma
superfície plana, com rugosidade baixa e com a
orientação desejada, termina-se a mesma por meio
de um lixamento ou de um processo de usinagem.
• Todas essas operações deverão ser executadas com
os cuidados necessários para evitar encruamento
local excessivo, bem como aquecimento a mais de
100 °C, fenômenos que podem mais tarde ser postos
em evidência pelo ataque químico, mascarando a
interpretação da imagem.
b) Preparação da superfície:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• A técnica de lixamento consiste em se lixar a amostra,
manual ou na lixadeira/politriz, sucessivamente com
lixas de granulometria cada vez menor, mudando-se
de direção (90°) em cada lixa subsequente até
desaparecerem os traços da lixa anterior (Figuras).
• O lixamento não deve ser levado até um acabamento
excessivamente fino (especular), pois tornaria o
ataque químico mais difícil e irregular em virtude de o
reativo não “molhar” por igual a superfície, e também
porque cria dificuldades quando da fotografia da
amostra (reflexos).
b) Preparação da superfície:
30/10/2018
12
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Lixa manual e lixadeira/politriz semiautomática
b) Preparação da superfície:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• A superfície em lixamento deve ser limpa toda
vez que se trocar a lixa e no final do processo,
com um pano ou algodão.
Representação esquemática do método de lixamento
b) Preparação da superfície:
30/10/2018
13
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
c) Ataque da superfície:
.
• Todos os aspectos ligados à segurança e ao meio
ambiente devem ser verificados antes de se iniciar
atividades que envolvam reagentes químicos, de modo
a tomar todas as medidas recomendáveis.
• Antes de a amostra sofrer o ataque, a mesma deve estar
perfeitamente limpa e seca, por isso utilizam-se
líquidos de baixo ponto de ebulição como o álcool, éter
etc., os quais são posteriormente secados rapidamente
através de um jato de ar quente fornecido por uma
ventoinha elétrica ou secador (Fig).
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Representação esquemática do método de secagem da amostra.
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
14
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• O contato do CP com o reativo pode ser realizado
de três modos mais usuais:
1) Ataque por imersão - a superfície polida é
mergulhada em uma cuba contendo certo
volume de reagente (mais comum e
usualmente o único que pode ser aplicado
quando o ataque não é realizado a temperatura
ambiente).
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
2) Ataque por aplicação ou esfregação - consiste na
aplicação de uma camada de reativo sobre a seção
polida, com o auxílio de um pincel ou chumaço de
algodão (acompanhamento crítico, observar para que
seja regularizado se necessário).
3) Impressão direta de Baumann - uma folha de papel
fotográfico, convenientemente umedecido com um
reagente apropriado, é aplicada sobre a superfície
polida, obtendo-se sobre ele um decalque da maneira
como se encontram distribuídos os sulfetos no aço.
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
15
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Conforme sua duração e profundidade: Ataques
lentos ou profundos e rápidos ou superficiais.
− Lentos - Utilizado quando se deseja obter uma
corrosão profunda do metal, com relevo
acentuado (caso em que o reativo rápido não dá
contraste, como em certas estruturas fibrosas) –
pode durar horas e mesmo dias – principal
reagente para produtos siderúrgicos é uma
solução de ácido sulfúrico diluído a 20% em
água.
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
− Rápidos: O resultado desejado é obtido em
poucos minutos, com reagentes adequados. A
corrosão é superficial, mas produz imagens
suficientemente visíveis.
• Principais reagentes: reativo de iodo, reativo de
ácido sulfúrico, reativo de Heyn, reativo de
Humfrey, reativo de ácido clorídrico, reativo de Fry
e impressão de Baumann (ou impressão de enxofre).
• Tabela (Figura).
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
16
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Alguns reagentes para ataque macrográfico (COLPAERT, 2008)
ReagenteComposição e técnica de
aplicaçãoIndicações
Reativo de iodoIodo sublimado: 10 gIodeto de potássio: 20 gÁgua: 100 ml
Aplicação geral em macrografia
Reativo de ácido sulfúrico
Ácido sulfúrico: 20 mlÁgua: 120 mlQuente: quase fervendo
Destaca a segregação, revelando o “fibramento”
Reativo de FryÁcido clorídrico: 120 mlÁgua destilada: 100 mlCloreto cúprico: 90 ml
Linhas de deformação, em aços com deformação a frio
Reativo de Humfrey
Água destilada: 50 mlÁcido clorídrico: 25 mlCu(NH3)Cl2: 60 gRemoção do cobre depositado por leve abrasão após ataque
Segregação dendrítica
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ EXAME E INTERPRETAÇÃO:
.
• Macrograficamente, o que se pode constatar resulta
do contraste entre as áreas diferentes da amostra em
consequência da ação do reativo (composição
química, estruturas metalográficas, seja por diferença
das fases ou de sua fração volumétrica ou do tamanho
e distribuições das mesmas)
• O contraste decorre do fato de certas regiões
apresentarem cores diferentes uma das outras, por
serem atacadas diferentemente pelo reagente
específico).
30/10/2018
17
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ EXAME E INTERPRETAÇÃO:
.
• A avaliação do resultado do ensaio depende da
finalidade a que o mesmo destina, ou seja, se o ensaio
foi aplicado com a intenção de pesquisa ou de avaliar
o aspecto da macroestrutura segundo uma norma ou
especificação.
• Por exemplo: Análise por macroataque para
determinar as heterogeneidades e descontinuidades
mais comuns em produtos de seção quadrada,
retangular ou redonda de aços laminados ou forjados
(NBR 11298).
30/10/2018 06:48
2.2 Macrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ REGISTRO FOTOGRÁFICO:
.
• Quando se utiliza um dos reagentes usuais para o
exame macrográfico ou mesmo quando se deseja
registrar o aspecto da seção sem ataque, deve-se
fotografar a amostra (exceto no caso da impressão de
Baumann).
• Em qualquer caso, a face ensaiada do corpo de prova
deve ser protegida (camada de verniz transparente ou
mantê-la num dissecador de amostras) para que a
mesma não sofra alterações em função da ação do
ambiente com o tempo.
30/10/2018
18
11/09/15 15:45:34 METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
II – Metalografia
❑ Introdução
❑ Macrografia
❑ Micrografia
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ CONSIDERAÇÕES INICIAIS:
.
• Micrografia ou ensaio micrográfico consiste no
estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio
do microscópio, onde se pode observar as fases
presentes e identificar a granulação do material
(tamanho de grão), o teor aproximado de
carbono no aço, a natureza, a forma, a
quantidade, e a distribuição dos diversos
constituintes ou de certas inclusões.
30/10/2018
19
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ CONSIDERAÇÕES INICIAIS:
.
• Dentre as diversas técnicas de observação da
microestrutura dos metais, a mais comum é a
microscopia ótica.
• Emprega-se luz visível que incide sobre a
superfície adequadamente preparada da amostra e é
refletida até o observador.
• A resolução que pode ser obtida em uma imagem
depende do comprimento de onda da radiação
empregada.
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ CONSIDERAÇÕES INICIAIS:
.
• Para a luz visível de cor verde: resolução
correspondente a uma ampliação máxima da ordem
de 1400 vezes.
• A profundidade de foco depende do comprimento de
onda da radiação empregada e da distância focal das
lentes empregadas.
• Para o microscópio ótico a distância de foco é
bastante pequena, dependendo das condições de
aumento. Quanto maior o aumento, menor a
profundidade de foco.
30/10/2018
20
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ CONSIDERAÇÕES INICIAIS:
.
• Para que se observe a superfície de uma amostra
totalmente em foco, é necessário que ela seja
bastante plana e esteja perfeitamente
perpendicular ao eixo ótico do microscópio.
• Assim, cuidados com a planicidade da amostra e,
em especial, com o possível arredondamento dos
cantos durante o polimento, são preocupações
básicas na preparação de amostras para a
microscopia ótica.
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS PARA MO:
.
a) Escolha e localização da seção a ser estudada.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida na seção
escolhida para análise.
c) Exame ao microscópio para observação das
ocorrências visíveis sem ataque.
d) Ataque da superfície com um reagente químico
adequado.
e) Exame ao microscópio para observação da
microestrutura.
f) Registro do aspecto observado (fotografia).
30/10/2018
21
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
a) Escolha e localização da seção a ser estudada:
.
• Os discos de corte são os mais utilizados na
micrografia.
• Durante a operação de corte, deve-se tomar o
máximo de cuidado para não danificar a estrutura
do material.
• O disco com o abrasivo correto, cujas partículas
estão orientadas aleatoriamente, entram em contato
com a superfície a ser cortada em diferentes
ângulos.
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Normalmente se usa discos de diamante de baixa ou
alta velocidade. Discos de diamante com alta
velocidade são usados para cortar materiais
cerâmicos e minerais.
• Quando se trata de uma peça pequena, normalmente
é possível examinar toda a seção da peça em uma
única micrografia.
• Peças grandes deve-se escolher a seção após exame
macrográfico inicial – heterogeneidades.
a) Escolha e localização da seção a ser estudada:
30/10/2018
22
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
a) Escolha e localização da seção a ser estudada:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
.
• Na preparação da amostra, após o corte, há duas
opções principais:
1. A amostra é embutida em material polimérico, o
que proporciona maior firmeza e facilidade de
manuseio da mesma, além de permitir medidas
para preservar as arestas durante os polimentos
(amostras pequenas ou com base irregular).
2. A amostra é submetida diretamente à preparação.
30/10/2018
23
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Quando as amostras não são embutidas (amostras
maiores), é prudente chanfrar um pouco as suas
arestas antes de iniciar o polimento (estraga menos
as lixas e os discos de polimento, além de diminuir
o perigo da amostra prender-se ao disco e ser
projetada violentamente à distância (lima ou
esmeril).
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Para amostras embutidas, antes do embutimento:
desbaste com esmeril (caso necessário), lixamento
com a amostra fixada e limpeza.
• O desbaste de amostras de aços carbono no esmeril
provoca, durante a operação, o centelhamento das
partículas removidas, que resulta no aparecimento de
faíscas que se ramificam e formam fagulhas. Aços de
baixo teor de carbono centelham sem fagulhar, mas à
proporção que o teor de carbono aumenta, as fagulhas
também aumentam.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
24
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Determinação do teor
de carbono nos aços
carbono pela análise da
centelha
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• A limpeza da amostra pode ser feita manualmente,
como na macrografia, ou por ultrassom.
Aparelho de ultrassom
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
25
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• O embutimento da amostra é realizado para facilitar o
manuseio de peças pequenas, evitarem a danificação
da lixa ou do pano de polimento, abaulamento da
superfície, que traz sérias dificuldades ao observador.
• O embutimento consiste em circundar a amostra com
um material adequado, formando um corpo único.
• O embutimento pode ser a frio e a quente,
dependendo das circunstâncias e da amostra a ser
embutida.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• No embutimento a frio são usadas resinas sintéticas
de polimerização rápida. Este embutimento é feito
com resinas autopolimerizáveis, as quais consistem
geralmente de duas substâncias formando um líquido
viscoso quando misturadas.
• A mistura é vertida dentro de um molde plástico onde
se encontra a amostra, polimerizando-se após certo
tempo (0,2 a 24 h, dependendo do tipo de resina e
catalisador). Reação fortemente exotérmica,
atingindo temperaturas entre 50 e 120 °C.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
26
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Resina para
embutimento a frio Técnica para o embutimento a
frio da amostra
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• No embutimento a quente, a amostra é embutida em
materiais termoplásticos por meio de prensas
(embutidoras), utilizando-se pressão e aquecimento
para efetuar a polimerização.
• A técnica 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, fornecido em tabelas.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
27
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Embutidoras de amostras metalográficas
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Introduzindo a resina na embutidora
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
28
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Além dos cuidados observados para um exame
macrográfico há necessidade de cuidados especiais
na micrografia, pois a superfície se destina a um
exame em escala microscópica.
• No lixamento observa-se a mesma sequência
orientada para o exame macrográfico: papéis de lixa
de SiC, com resfriamento e lubrificação com água,
girando-se em 90° a amostra ao trocar de lixa.
− As lixas 120 ou 180 não são recomendadas para
materiais macios – deformação excessiva.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Lixadeira manual e lixadeira de cinta
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
29
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Lixadeiras/politrizes simples e dupla
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Representação esquemática do método de lixamento
• Para se verificar se o lixamento já está suficientemente
bom, pode-se examinar a superfície ao microscópio,
depois de lavá-la em água com auxílio de um chumaço
de algodão com álcool, e secá-la com um jato de ar
quente, para evitar manchas.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
30
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Após o emprego das lixas deve ser efetuado o
polimento da amostra, cuja finalidade é obter
uma superfície plana, livre de riscos e com alta
refletividade, não esquecendo que a amostra deve
ser limpa com água e álcool, e depois seca.
• Os abrasivos mais comumente empregados para o
polimento são a alumina e o diamante, com
sequência de rugosidades da maior para menor.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Pasta de diamante e pasta de alumina para polimento de amostras
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
31
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Ilustração do procedimento de deposição da pasta sobre o pano da politriz
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Polimentos usuais para o aço após o acabamento
com lixa 600 são o uso de pasta de alumina na
sequência de 1, 0.3 e 0.05 μm ou pasta de
diamante com 3 μ seguida por 1 μm.
• Existem cinco processos para a obtenção de uma
superfície polida isenta de riscos.: mecânico,
semiautomático em sequência, eletrolítico,
mecânico-eletrolítico e químico.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
32
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• O processo mecânico é realizado através de uma politriz,
e 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.
• Obs.: A superfície deve estar rigorosamente limpa; usar
material de polimento adequado para cada liga; evitar
polimentos demorados; nunca polir amostras diferentes
sobre o mesmo pano de polimento; evitar fricção e
pressão excessiva sobre a amostra.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• O processo semiautomático em sequência permite
que todas as variáveis sejam perfeitamente
controladas pelo operador, tais como, desbaste
linear e controle de carga aplicada sobre a amostra.
• O processo eletrolítico permite obter, por
dissolução anódica de um metal em um eletrólito,
uma superfície plana, polida e perfeitamente
espelhada para a observação metalográfica. O
eletrólito é escolhido em função do tipo de material
a ser polido.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
33
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• O processo mecânico-eletrolítico depende de um
polimento anódico e mecânico simultâneos na
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 frequência.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• O polimento químico consiste em se tratar a
superfície da amostra com uma solução química
para obter o efeito do polimento desejado.
− É indicado para o perfeito acabamento de
superfícies de alguns tipos de materiais que já
sofreram o polimento mecânico, também
chamado de polimento mecânico-químico ou
polimento/ataque.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
34
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• Escolha do tipo de polimento: De acordo com o método
de polimento indicado, os materiais podem ser divididos
em três grupos principais:
− 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, no
entanto, dar um tratamento especial durante o
polimento mecânico do alumínio e suas ligas.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
− Metais especiais (metais preciosos, tungstênio,
ligas de cobre etc.), para os quais o polimento mais
indicado é o mecânico-eletrolítico.
• No caso de polimento mecânico manual, mais comum,
deve-se iniciar o polimento com moderada a elevada
pressão e ir reduzindo a pressão à medida que for
polindo.
• A amostra deve ficar girando em sentido contrário à
rotação do prato da politriz, para evitar que se formem
as “caudas de cometa” .
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
35
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
b) Obtenção de uma superfície plana e polida:
30/10/2018
36
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• A superfície do metal polido corretamente reflete a
luz de forma homogênea e não permite distinguir os
microconstituintes de sua estrutura.
• Para a revelação da estrutura torna-se necessário
atacar a superfície previamente polida com soluções
reativas apropriadas ou forçada como a eletrolítica.
• O primeiro passo é a escolha do reagente a empregar
(Tabelas) e, quando do seu uso, deve-se observar os
cuidados de segurança do trabalho e ambientais
relativos ao uso e ao descarte do reagente selecionado.
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
• O ataque normalmente é feito agitando-se a
amostra com a superfície polida mergulhada no
reativo posto numa pequena cuba (ataque por
imersão).
• A duração do ataque depende da concentração do
reativo e da natureza e estrutura do material a ser
examinado – para aços comuns e ferros fundidos,
empregando-se reativos usuais, a duração do
ataque é da ordem de 5 a 15 s.
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
37
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
Nital (2%)2ml HNO3 + 98ml Álcool
EtílicoImersão
Aços Carbono em Geral
Picral (5%)
5gr Ácido Pícrico +
100ml Álcool Etílico
Imersão
Aços Carbono em Geral tratados
termicamente
Ácido Oxálico10gr Ácido Oxálico + 10ml H2O
Eletrolítico em 200/400 mA.
Aços Inox Austeníticos
Nital (5%)5ml HNO3 + 95ml Álcool
EtílicoImersão Não Guardar
Aços Ferramenta
HCl em álcool15ml HCl +
100ml Álcool Etílico
Imersão Ligas Cr Fe
------------------
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
------------------
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
Cloreto Férrico
5g Cloreto Férrico+ 50ml HCl +100ml
H2O
EsfregarUsar Fresco, em Capela, não Guardar
Aços alto Si: Ataca fases de
P
Marble4g CuSO4 + 20ml HCl + 20ml H2O
Imersão ou Esfregar
Aços Inox Austeníticos
End. Precipitação(AISI 660)
Vilella
5ml HCl + 2gr Ácido Pícrico + 100ml Álcool
Etílico
Imersão ou Esfregar
Identifica as fases Delta e Sigma. Revela
Carbonetos em CG
Austenítico
Aços Inox, Aços
Ferramenta
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
38
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
------------------
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
Água Régia em álcool
100ml HCl + 3ml HNO3 + 100ml Álcool
Etílico
ImersãoAços
Ferramenta e Aços alto Si
Ácido Crômico10gr CRO3 +
H2OEletrolítico em 200/400 mA.
Aços Inox Austenítico e
Aços Maraging
2% H2SO42ml H2SO4 +
98ml H2OEletrolítico -200/400 mA.
Em Capela
Aços Inox Austeníticos
End. Precipitação(AISI 660)
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
------------------
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
G12ml H3PO4 + 41ml HNO3 + 47ml H2SO4
Eletrolítico -200/400 mA.
Em Capela
Aços Inox Austeníticos
End. Precipitação(AISI 660)
Glicerina + Água Régia
Acética (Blendde Ácidos)
15ml HCl + 10ml HNO3 + 10ml Ácido
Acético + 2 a 3 Gotas Glicerina
EsfregarUsar Fresco, em Capela, não Guardar
Aços Inox Austeníticos
End. Precipitação(AISI 660)
Kalling (sem água)
5gr CuCl2 + 100ml HCl + 100ml Álcool
Etílico
Imersão ou Esfregar
Aços Inox Austeníticos
End. Precipitação(AISI 660), e Aços AISI 400
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
39
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
------------------
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
HF + HNO31 to 3ml HF + 2 to 6ml HNO3 + 100ml H20
Esfregar
Manuseie com cuidado! HF pode causar
sérias queimaduras.
HF ataca vidro, use plástico
Ligas a base de Ti
HNO3 + H2O75ml HNO3 +
25ml H20Eletrolítico 5 to
7 AmpEm Capela
Ligas a base de Ti
Glicerina + Água Régia
15ml HCl +10ml Glicerol + 5ml HNO3
Esfregar
Usar Fresco, em Capela, não Guardar, Fica
mais Forte com Tempo
Aços Inox Austeníticos,
End. Precipitação,
Inox Martensíticos e Ligas alto Ni
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
------------------
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
Ralph
100ml H2O + 200ml Álcool
Etílico + 100ml HCl + 2gr CuCl2 + 7gr FeCl2 + 5ml HNO3
Esfregar
Aços Inox Ferríticos,
Endurecíveispor
Precipitação e Martensíticos
Especial #520ml HCl + 4ml H2O2
(3%)Esfregar
Aços Inox Ligados, Ligas Ni-Cr-Co-Mo
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
40
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
------------------
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
Murakami
10 g KOH ou NaOH, 10 g ferrocianeto de potássio, 100 ml H2O
Imersão, Temperatura ambiente, ou
entre 80-100ºC
Carbonetos em Contorno de Grão. Em
80-100C revela fase
sigma e delta após 30s. Mais eficiente com
NaOH
Aços Inox, Soldas
NaOH20% NaOH em
H2OEletrolítico, 3V
Revela ferrita delta
(azulado) e sigma
(laranja/marron)
Aços Inox, Soldas
c) Ataque da superfície:
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
.
------------------
Nome do Reagente
ComposiçãoMétodo de Aplicação
ObservaçõesMateriais Indicados
TepolContorno de
Grão Austenítico
1,5g de ácido pícrico 100ml
de água destilada 20ml de detergente
neutro YPÊ (Amarelo)
Imersão a frio ou morno ~60-70ºC
Preparação da Solução à
60ºC3min à 35min.
Revela tamanho de
grão austenítico. Necessário polir após
ataque para remover
oxidação em excesso.
(ABNT MB 1203)
Aços carbono temperados (levemente revenidos)
c) Ataque da superfície:
30/10/2018
41
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
c) Ataque da superfície:
.
• Imediatamente após o ataque lava-se a superfície com
álcool e, em seguida, procede-se à secagem,
passando-se um chumaço de algodão umedecido com
álcool e submetendo-se a amostra a um jato de ar
quente.
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Microscópio metalográfico (MO)
30/10/2018
42
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
30/10/2018
43
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
A amostra foi caracterizada como um aço UNS G10150, 0,15% C, composto
predominantemente por ferrita e perlita (parte escura)
30/10/2018
44
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
Aspecto micrográfico
de ferro nodular;
ferrita, perlita, nódulos
de grafita, steadita e
inclusões. Ataque:
picral. Aumento: 100 x
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
30/10/2018
45
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
Micrografia da amostra de cobre, usado cloreto férrico que revelou os
contornos de grão e as maclas do material.
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico (MO)
Ataque por imersão no
reagente Weck, temperatura
ambiente por 4 s. Aumento de
100x. Formação dendrítica
(escura) e interdendrítica
(clara), agulhas longas do pró-
eutético Al (DEDAVID, B. A.,
2013) .
30/10/2018
46
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico com estágio a quente (MO)
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Banco metalográfico com estágio a quente (MO)
30/10/2018
47
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Microscópio eletrônico.
− O microscópio eletrônico possui um potencial de
aumento muito superior ao ótico.
− Foi inventado em 1931 por Ernst Ruska, e vem
sendo aperfeiçoado desde então, hoje com a
tecnologia é o melhor microscópio existente.
− A diferença básica entre o microscópio ótico e o
eletrônico é que o eletrônico não é utilizada a luz,
mas sim feixes de elétrons. No microscópio
eletrônico não há lentes de cristal e sim bobinas,
chamadas de lentes eletromagnéticas.
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Microscópio eletrônico.
− Existem três tipos de microscópio eletrônico
básico:
a. De transmissão (MET) - usado para a
observação de cortes ultrafinos;
b. De varredura (MEV) - capaz de produzir
imagens de alta ampliação para a observação
de superfícies;
c. De tunelamento (MEVT) - para visualização
de átomos.
30/10/2018
48
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Microscópio eletrônico de varredura (MEV).
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Microscópio eletrônico de varredura (MEV).
30/10/2018
49
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Microscópio eletrônico de varredura (MEV).
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Exame ao microscópio para observação da microestrutura:
.
• Microscópio eletrônico de varredura (MEV).
Cristais de carbonato de ferro
(FeCO3) precipitados sobre
camada de produto de
corrosão craquelado formado
sobre o aço UNS K41245 grau
T5 (5 % Cr) sob exposição em
meio de NaCl/CO2 (Sweet
Corrosion). Imagens obtidas
por elétrons secundários em
microscópio eletrônico de
varredura
30/10/2018
50
30/10/2018 06:48
2.3 Micrografia
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Registro do aspecto observado:
.
• Fotografar a amostra (fotomicrografia).
• Preservar a amostra: Em qualquer caso, a face
ensaiada do corpo de prova deve ser protegida da
ação do ambiente com o tempo.
− https://www.youtube.com/watch?v=w7A_rQz769Q
− https://www.youtube.com/watch?v=W5fruO_tyb0
11/09/15 15:45:34 METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
FIM
II – Metalografia