Análise metalográfica

Direcção de Formação

Módulo 2.26Análise Metalográfica

Materiais e seu comportamento em soldadura

Curso de Engenharia de Soldadura EWFIIW Guideline – doc. IAB-002-2000/EWF-409 (Revisão 1)

Módulo 2.26 – Metalografia – 2Rev. 0 (20-10-2003) Fátima Leal

ObjectivoCompreender as estruturas metalográficas e suas aplicações


Plano de aula - Sexta,19

(teórica, sala da formação)

1. Preparação metalográfica para análise por microscopia óptica:1.1 Amostras Metalográficas1.2 Réplicas Metalográficas

Exemplos de aplicação


Plano de aula – Sábado, 20

(teórica, sala da formação)

2. Outros Ensaios2.1 Ensaio Macrográfico de Baumann2.2 Durezas

3. Análise Macrográfica em Juntas SoldadasExemplos(prática, laboratório de Materiais e Metalurgia)Análise macroscópica e microscópica


Resultados Esperados

• Conhecimento das diversas técnicas metalográficas

• Efectuar um exame metalográfico

• Conhecimento dos cuidados a ter no exame metalográfico

• Aplicações da análise metalográfica (apoio à decisão)


1. Metalografia – Exame Micrográfico

⇒Análise de áreas muito reduzidas (50 a 1000× em microscopia óptica)


Exemplos:- Certificação deProcedimentos de soldadura - Certificação de soldadores

1. Metalografia – Exame Macrográfico

⇒ Exame de grandes superfícies (<10×)


Principais etapas de preparação Amostras Metalográficas:

Amostragem⇓

Montagem de amostras⇓

Desbaste e polimento⇓

Contrastação⇓

Observação⇓

Conservação

1. Metalografia – Técnicas de preparação


1. Preparação de amostras metalográficas

Objectivo:Objectivo: escolher uma amostra metalográfica representativa do que se pretende analisar

Selecção da amostra no âmbito de:Selecção da amostra no âmbito de:– Análise de rotina ou de controle de produção– Requisitos normativos– Análise de fracturas ou defeitos– Trabalho de investigação

AMOSTRAGEM

⇓

Corte

⇓

Montagem de amostras

⇓

Desbaste

⇓

Polimento

⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação


CUIDADOSCUIDADOS1) Lubrificar → Evitarencruamento; sobreaquecimento

2) Temperatura →Evitar técnicascom elevada entrega térmicaEx: oxicorte

TIPOS DE CORTETIPOS DE CORTE•Disco de abrasivo (mais rápido e que menos altera a microestrutura)•Por serra mecânica•Erosão por arco-erosão•Arc-air•Jacto de água

Amostragem

⇓

CORTE

⇓


⇓

Desbaste

⇓

Polimento

⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação



OBJECTIVO: OBJECTIVO:

Suportar amostras pequenasDetenção de bordosPolimento automático

TIPOS DE MONTAGEM MAIS USADAS:TIPOS DE MONTAGEM MAIS USADAS:1.1.Montagem mecânica2. Montagem c/ produtos moldáveis:

a) Montagem a quente ⇒ pressão + temperatura(resinas termoendurecíveis e termoplásticas)

b) Montagem a frio ⇒ resina + endurecedor⇒PolimeraçãoExotérmicas

3. Montagens condutoras

Amostragem

⇓

Corte

⇓

MONTAGEM

⇓

Desbaste

⇓

Polimento

⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação



OBJECTIVO: OBJECTIVO: Obtenção de uma superfície plana, isenta de riscos e sem deformação

Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓

DESBASTE E POLIMENTO

⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação

TIPOS DE DESBASTE / POLIMENTO: TIPOS DE DESBASTE / POLIMENTO:

•Mecânico•Químico•Electroquímico


Polideiras de bancada


DESBASTE E POLIMENTO MECÂNICODESBASTE E POLIMENTO MECÂNICOAmostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação

PÂRAMETROSPÂRAMETROS:• Abrasivos - Lixas ( 80 a 4000 mesh)

- Alumina (1 a 6 µ m) - Pasta Diamante

(1 a 6 µ m)• Lubrificantes - Suspensão OPS

- Óleos- Água

FUNDAMENTOFUNDAMENTO: Etapas de desbaste com abrasivos sucessivamente mais finosAPLICAÇÕESAPLICAÇÕES: Maior parte dos metais e ligas



DESBASTE GROSSEIRO DESBASTE FINO

80 8 120 8 220 8 320 8 500 8 800 8 1000 LAVAGEM COM ÁGUA

POLIMENTO CONTRASTAÇÃO

6 µ m 8 1 µ m observação

LAVAGEM COM ALCOOL + SECAGEM

DESBASTE E POLIMENTO MECÂNICODESBASTE E POLIMENTO MECÂNICO

1.1 Preparação de amostras metalográficas


DESBASTE E POLIMENTO MECÂNICODESBASTE E POLIMENTO MECÂNICOAmostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação



CUIDADOS: CUIDADOS:

• Eliminar a camada deformada

•Mudar para outra granulometriasomente quando os riscos foremparalelos•Lubrificação abundante

Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação

DESBASTE E POLIMENTO MECÂNICODESBASTE E POLIMENTO MECÂNICO



FUNDAMENTO: FUNDAMENTO: obtenção de uma superfície plana, sem

abrasivos, por imersão de superfície pré-polida numa

solução na qual ocorre a dissolução das irregularidades.

APLICAÇÕESAPLICAÇÕES: Metais macios e ligas de Pb, Al e Zn.

PÂRAMETROS: natureza e composição da solução, PÂRAMETROS: natureza e composição da solução,

temperatura, tempo e agitação.temperatura, tempo e agitação.

Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação

POLIMENTO QUÍMICOPOLIMENTO QUÍMICO



FUNDAMENTO: FUNDAMENTO: obtenção de uma superfície plana isentade riscos, através da dissolução anódica dum metal num banho electrolítico.

APLICAÇÕESAPLICAÇÕES: Soluções sólidas e ligas resistentes à corrosão: aço inoxidável, ligas de Ni, Al. Ti, etc.

PÂRAMETROS: PÂRAMETROS: natureza e composição da solução, natureza e composição da solução, temperatura, tensão aplicada, densidade de corrente, temperatura, tensão aplicada, densidade de corrente, tempo e agitação.tempo e agitação.

Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação

POLIMENTO ELECTROLÍTICOPOLIMENTO ELECTROLÍTICO


Equipamento de polimento electrolítico


CARACTERÍSTICAS DO ELECTRÓLITOCARACTERÍSTICAS DO ELECTRÓLITO

1. Mínima viscosidade, a qual é determinante na

qualidade do filme de polimento

2. Bom dissolvente do material anódico nas condições da

electrólise

3. Não deve atacar a amostra na ausência de corrente de

ionização

POLIMENTO ELECTROLÍTICOPOLIMENTO ELECTROLÍTICOAmostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação



VANTAGENS:VANTAGENS:– Remoção do material encruado pelo corte, desbaste e

polimento– Para observação em MEV– Rapidez de operação e flexibilidade– Contrastação com o mesmo electrólito ( 1/10 tensão)

DESVANTAGENS:DESVANTAGENS:– Superfícies apresentam ligeira ondulação

dificultando a análise em microscopia óptica– dificuldade de obter bordos nítidos– efeito de ataque excessivo de fases não metálicas ou

vazios

POLIMENTO ELECTROLÍTICOPOLIMENTO ELECTROLÍTICOAmostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação



OBJECTIVO: OBJECTIVO: Evidenciar as características do material por diferenciação entre os elementos estruturais.Recomenda-se a observação da amostra polida antes de contrastadaPROCESSOS:PROCESSOS:

•Coloração a quente•Polimento em relevo•Ataque:

- Químico- Electrolítico

Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓

Polimento e desbaste

⇓

CONTRASTAÇÃO

⇓

Observação

⇓

Conservação



Junta soldada em aço duplex

MB: X2CRNI23-4100ml HCL 1:5 H2O + 2g Na2S2O5 + 2g NH4FHF



Microestrutura de austenite (fase mais clara) e ferrite (fase mais escura).

ZTA MF

1.1 Preparação de amostras metalográficasJunta soldada em aço duplex

MB: X2CRNI23-4100ml HCL 1:5 H2O + 2g Na2S2O5 + 2g NH4FHF


CONTRASTAÇÃO POR ATAQUE QUÍMICOCONTRASTAÇÃO POR ATAQUE QUÍMICOVelocidade desigual da dissolução das diferentes fases criando diferença de nível ⇒ contraste ópticoPOCEDIMENTOPOCEDIMENTO: imersão da superfície polida em reagente apropriado. Para parar o ataque lava-se o provete.

Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

CONTRASTAÇÃO

⇓

Observação

⇓

Conservação


CUIDADOS:CUIDADOS:Superfície polida tem de Superfície polida tem de estar bem limpa antes da estar bem limpa antes da contrastaçãocontrastaçãoUsar sistema de Usar sistema de exaustação de gasesexaustação de gases

Sistema de exaustão de gases


CONTRASTAÇÃO POR ATAQUE ELECTROLÍTICOCONTRASTAÇÃO POR ATAQUE ELECTROLÍTICO

Ataque por electrólise; o provete faz de ânodo e certas

zonas são atacadas ⇒ contraste óptico

PROCEDIMENTOPROCEDIMENTO: imersão da superfície polida em

reagente apropriado e impõe-se um potencial. Para parar o

ataque retira-se o potencial.

Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

CONTRASTAÇÃO

⇓

Observação

⇓

Conservação



Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação

OBJECTIVO: Caracterização OBJECTIVO: Caracterização microestruturalmicroestrutural

Exame por:-Microscopia Óptica (MO)-Microscopia Electrónica (MEV)


MO

MEV


Fotomicrografia obtida em MEV –Microestrutura de ferrite, perlitelamelar e bainite fortemente revenida.

Fotomicrografia obtida em Microscopia Óptica-Microestrutura de ferrite perlitelamelar



Amostragem

⇓

Corte

⇓

Montagem

⇓


⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação

Protecção durante curto

intervalo de tempo ⇒ uso

de exsicadores

Protecção para longos

períodos ⇒ uso de

verniz, lacas, óleos

minerais


Exsicador


Exemplos de aplicação

Bandas de segregação Caracterização da morfologia da fractura (Caracterização da morfologia da fractura (exex: : transgranulartransgranular ou ou

intergranularintergranular))Caracterização de inclusões não metálicasGrau de descarbunação superficialProfundidade de defeitos superficiaisEspessura da camada endurecidaDeterminação de fracção volúmica por contagem pontual em materiais metálicoDeterminação qualitativa e quantitativa da grafite em ferros fundidos

Determinação do tamanho médio de grão


1 Preparação Metalográfica

1.2 Réplicas Metalográficas


1.2 Preparação de Réplicas Metalográficas

• Remover uma camada superficial (1-1,5 mm) para garantir a eliminação das camadas oxidada e descarbonada.

• Etapas semelhantes à preparação metalográfica de provetes + extracção da réplica metalográfica

• Uso de equipamentos portáteis

Amostragem

⇓

Corte

⇓


⇓

Desbaste

⇓

Polimento

⇓

Contrastação

⇓

Observação

⇓

Conservação


EXTRACÇÃO DA RÉPLICAEXTRACÇÃO DA RÉPLICA

Cobrir a superfície preparada com acetona e aplicar a película de

acetato. Deixar secar.



MONTAGEM DA RÉPLICAMONTAGEM DA RÉPLICAMontar a réplica em bases próprias e

metalizadas para posterior análise ao Microscópio Óptico e/ou Microscópio Electrónico de Varrimento (S.E.M.).


Réplica montada

Metalizador


2. Outros Ensaios

2.1 Ensaio Macrográfico de Baumann


2.1 ENSAIO MACROGRÁFICO DE BAUMANN

OBJECTIVOOBJECTIVO

O ensaio macrográfico de Baumann (impressão sulfurosa) tem comoobjectivo a apreciação da distribuição de enxofre existente sob a forma de sulfuretos metálicos num provete de um produto siderúrgico.

NP - 689 - Produtos Siderúrgicos. Ensaio macrográfico de Baumann.


Aplica-se a produtos siderúrgicos. Observa-se e interpreta-se a distribuição e as

diferenças de tonalidade das manchas obtidas na imagem fotográfica resultante, após contacto directo de uma superfície polida do provete, com papel fotográfico humedecido com solução de ácido sulfúrico



-Solução de ácido sulfúrico (d= 1.84), a 3% em volume;

-Solução de tiosulfato de sódio a 20 g/dm3 ;

-Álcool etílico a 95%;

-Papel fotográfico tipo cloro-brometo, branco.


REAGENTESREAGENTES


2.2 Ensaios de dureza

Durezas Vickers:- Método

- Ensaios em juntas soldadas


2.1 Ensaios de dureza: Princípio

Aplicação de uma carga Q à superfície de um metal através de um penetrador de diamante de forma piramidal de base quadrada com um ângulo de 136° entre as faces opostas, durante um tempo t

HV= 1,8544Q / d2

1,8544 = 2sen136º/2Q = carga de ensaio em quilograma-força cargas (0,015kg a 100kg)d = diagonal média da impressão em milímetros


2.1 Ensaios de dureza

• A carga deve ser a maior possível, de modo a ensaiar uma área o mais representativa do material.

• A carga deve ser escolhida de modo a que a impressão fique contida na área que se pretende ensaiar

• Acabamento superficial que garanta uma nítida visualização da impressão. Quanto menor for a impressão melhor deve ser o acabamento superficial.

• Um acabamento superficial inadequado poderá conduzir a erros que irão comprometer a fiabilidade dos resultados.

CUIDADOSCUIDADOS


2.1 Durezas em juntas soldadasMétodo de filiação

≤2 mm

≤2 mm

Junta topo a topo com soldadura de um só lado

≤2 mm

≤2 mm

Junta topo a topo com passe de confirmação

≤2 mm

≤2 mm

Junta topo a topo soldada dos dois lados sem penetração


2.1 Durezas em juntas soldadas

≤2 mm

≤2 mm≤2 mm ≤2 mm≤2 mm

≤2 mm ≤2 mm

Método de filiaçãoJunta de canto


VALORES DE DUREZA HARDNESS MEASUREMENTS HV10 LOCALIZAÇÃO

LOCATION INDENTAÇÃO

INDENT 1ª filiação 1st row

2ª filiação 2nd row

3ª filiação 3th row

4ª filiação 4th row

1 171 175 178 179 2 171 179 176 179 MB1/PM1 3 171 177 179 177 4* 253 244 258 243 5* 259 243 260 241 ZTA/HAZ 6* 254 237 259 231 7 221 216 214 223 8 218 219 216 219 MF/WM 9 223 222 217 212 10* 215 245 245 234 11* 223 234 261 234 ZTA/HAZ 12* 229 221 228 219 13 158 160 158 159 14 162 160 163 163 MB2/PM2 15 169 162 161 162

* - Estas indentações distam ≤ 0,5 mm da linha de fusão / These indents are within ≤ 0,5 mm from the fusion line

1 2 3• • •

1 2 3• • •

1 2 3• • •

13 14 15• • •

13 14 15• • •

13 14 15• • •

7 8 9 • • •

7 8 9 • • •

7 8 9 • • •

6 •5 •

4 •

6•5 •4 •

• 12• 11

• 10

• 12• 11

• 10

1 2 3• • •

7 8 9 • • •

13 14 15• • •

4 •5 •

6 •

• 10

• 11• 12

4 •5 •

6 •

• 10• 11

• 12

2 mm

2 mm

Processo de Soldadura 111; After Wazau

≤2 mm

≤2 mm

2.1 Durezas em juntas soldadasJunta topo a topo soldada dos dois lados sem penetração


3 Análise macrográfica em juntas soldadas

ISO 6520


3. Análise Macrográfica em juntas soldadas

• 1 Fissuras• 2 Cavidades ou porosidades• 3 Inclusões sólidas• 4 Falta de fusão ou penetração• 5 Defeitos de forma• 6 Outros defeitos

ISO 6250-1

Documents

Análise metalográfica