Noções Básicas de Preparação Metalográficapavanati.com.br/doc/Teoria Basica de...

Noções Básicas de

Preparação Metalográfica

Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng

E-mail: pavanati@ifsc.edu.br

Curso extra curricular de Metalografia

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

CAMPUS DE FLORIANÓPOLIS

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL-MECÂNICA

CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA INDUSTRIAL

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

2

O procedimento de preparação de uma amostra para

análise microestrutural é conhecido como

METALOGRAFIA.

DEFINIÇÃO

Metalografia é o estudo e interpretação da estrutura

interna dos materiais a partir de uma superfície

preparada, e a relação dessas estruturas com as suas

composições químicas, propriedades físicas e

mecânicas

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

3

OBJETIVOS DA METALOGRAFIA:

• Identificar o tipo, tamanho, local e a intensidade das

descontinuidades;

• Identificar o processo de fabricação da peça;

• Identificar o tipo de tratamento térmico ou termoquímico;

• identificar a profundidade da camada carbonetada ou

descarbonetada;

• Observar e identificar zonas de alterações térmicas sofridas

por soldagem;

• Observar penetração do cordão de solda;

• Identificar tipos de inclusões;

• Identificar a formas de grafita,

• Tamanho do grão;

• etc;

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

4

Tipos de Ensaios Metalográficos

MACROGRÁFICOS MICROGRÁFICOS

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

5

ENSAIOS MACROGRÁFICOS

Objetivos - determinar o tipo, a forma, o tamanho, o local e a

intensidade das continuidades;

- identificar o processo de fabricação da peça;

- zonas de alteração térmica, etc.

Visualização

a olho nu ou

aumento até

10x (lupa)

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

6

ENSAIOS MICROGRÁFICOS

Visualização

com auxílio de

microscópio

(aumento

maior que 10x)

Objetivos - determinar o tipo de micro inclusão,

- a morfologia das fases presentes,

- o tipo de tratamento térmico ou termoquímico

- a granulação (tamanho e forma)

- os micro-constituintes do material, etc.

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

7

1. Seleção da amostra

2. Escolha e localização da região a ser estudada

3. Seccionamento

4. Identificação

5. Lixamento

6. Ataque químico

7. Análise metalográfica a olho nu

Etapas típicas do ensaio metalográfico na MACROGRAFIA

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

8

Etapas do ensaio metalográfico na MICROGRAFIA

1. Seleção da amostra

2. Escolha e localização da região a ser estudada

3. Seccionamento

4. Embutimento

5. Identificação

6. Lixamento

7. Polimento

8. Ataque (revelação da microestrutura)

9. Análise metalográfica com auxílio de microscópio

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

9

Número de amostras representativo

- tamanho e complexidade da peça

- natureza e condições de serviço

1. Seleção da amostra

Localização

- regiões críticas – sujeita a esforços

- regiões típicas – centro e superfície da peça

Orientação do corte

- processo de fabricação

- forma da peça

- estudo a ser realizado

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

10

2. Seccionamento

- muitas vezes não é necessário

a) Corte transversal, se o objetivo é verificar:

A natureza do material: aço, ferro fundido;

A forma e a intensidade da segregação (homogeneidade);

A posição, a forma e dimensões das bolhas;

A profundidade da têmpera e cementação, etc.

b) Corte longitudinal se o objetivo é:

Verificar o processo de fabricação ( fundição, forjamento, etc);

A solda em barras

Existência de um depósito superficial;

Como se processou um caldeamento de topo, etc.

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

11

2. Seccionamento

a

a

b b

Corte a-a Corte b-b

Segregação (por exemplo)

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

12

2. Seccionamento

- Fratura

- Corte com tesoura

- Serra fita

- Disco de corte abrasivo

- Disco de diamante

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

13

2. Seccionamento

CORTE

GROSSEIRO

CORTE

DELICADO

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

14

2. Discos abrasivos com ligante polimérico

Tipos de abrasivos: óxido de alumínio, carboneto

de silício e diamante

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

15

2. Discos abrasivos com base metálica

Tipos de abrasivos: Diamante – Base metálica

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

16

2. Discos abrasivos

- Discos de alta dureza

- ligas metálicas ferrosas de baixo e médio %C e

ligas não ferrosas em geral

- Discos de baixa dureza- ligas metálicas duras – o desgaste do disco repõe

novas áreas do disco para o corte

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

17

2. Discos abrasivos com base metálica

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

18

3. Embutimento da amostra (opcional)

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

19

3. Embutimento da amostra (opcional)

Embutimento a frio

- montagem de corpos de prova frágeis

e de pequenas dimensões

- resinas auto-polimerizáveis

- tempo de endurecimento longo de 0,2 a 24h.

- matéria prima relativamente mais cara

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

20

Resinas Epóxi – ótima aderência, baixa contração – mais cara

tempo de cura longo

Resinas Acrílicas – boa aderência e contração aceitável – mais

barata e tempo de cura mais curto

Resinas Poliester – boa aderência e contração aceitável –

compatível para análise diária

3. Embutimento da amostra (opcional)

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

21

Embutimento a quente

- montagem de corpos de prova em prensas com

aquecimento auxiliar

- procedimento rápido com boa aderência

- custo relativamente baixo

3. Embutimento da amostra (opcional)

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

22

Defeitos do embutimento a quente

3. Embutimento da amostra (opcional)

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

23

Exemplo de embutimento a frio

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

24

Exemplo de embutimento a quente

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

25

Embutimento a quente

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

26

Técnicas para retenção de bordas ou planicidade

Uso de granalha de aço ou

cavaco

Ideal para manutenção da

planicidade da amostra

Uso de lâmina de cobre

Ideal para retenção de cantos da

amostra

Lâmina de cobre

envolvendo a amostra

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

27

Identificação da amostra

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

28

Lixamento na seção cortada

O lixamento diminui o grau de

rugosidade da superfície e

melhora a qualidade da imagem

obtida.

É o primeiro passo para

deixar a amostra “espelhada”

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

29

Técnica de lixamento

1. Inicia-se o lixamento com uma lixa

mais grossa (80, 120 ou 220

meshes)

2. O processo é realizado com

movimentos lineares alternados

3. Após a planificação da amostra

nesta com esta lixa, muda-se para

uma lixa mais fina realizando o

processo numa direção

perpendicular a direção anterior

4. Repete-se este procedimento até a

lixa mais fina (600 ou 1200 meshes)

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

30

Problemas típicos do lixamento

Amostra com 1

plano

BOM

Amostra com

vários planos

RUIM

Formação de múltiplos planos de lixamento

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

31

Problemas típicos do lixamento

1. Pressão excessiva de força – deformação

plástica e consequente alteração no resultado

2. Surgimento de riscos maiores que da lixa – a

amostra não foi lavada – abrasivos da lixa

anterior

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

32

Polimento metalográfico

A finalidade do polimento é obter uma

superfície plana, livre de riscos e com alta

refletividade

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

33

Polimento metalográfico

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

34

Técnica de polimento

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

35

Secagem após o polimento

Superfície da

amostra paralela

ao fluxo de ar

BOM

Superfície da

amostra transversal

ao fluxo de ar

RUIM

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

36

Secagem após o polimento – evitar

manchas de secagem

Aplicação de

chumaço de

algodão embebido

em álcool

Secagem da

superfície logo após

o procedimento

anterior

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

37

Defeitos típicos do polimento

Cauda de cometa

Origem: a amostra

foi mantida fixa

durante o

polimento

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

38

Defeitos típicos do polimento

Presença de riscos

residuais

Origem: polimento

insuficiente, pano

contaminado ou

abrasivo

inadequado

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

39

Ataque com reagentes químicos

Para a revelação

da estrutura torna-

se necessário

atacar a superfície

previamente

polida com

soluções reativas

apropriadas

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

40

Análise Metalográfica – Microscópio luz

transmitida ou refletida

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

41

Microscópio de luz refletida – amostra inversa

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

42

Como se forma a imagem?

Objetiva

amostra

Sup. polida

Feixes de luz

Imagem totalmente

branca

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

43

Como se forma a imagem?

Objetiva

amostra

Sup. Polida e

atacada

Feixes de luz

Pode-se visualizar os

contornos de grão

Os contornos de grãos

aparecem como

regiões escuras

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

44

Exemplos

1020 recozido

Perlita

Ferrita

Contorno de

grão

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

45

Exemplos

1045 normalizado

Perlita

Ferrita

Prof. Henrique Cezar Pavanati

Metalografia

46

Exemplos

1045 Temperado

100%

martensita