O ENSAIO METALOGRFICO NO CONTROLE DA QUALIDADE

Andr Lus de Brito BaptstaUFF / EEIMVR - Laboratrio de Metalografia

ngelo Rosestolato SoaresUFF / EEIMVR - Sistemas Computacionais

Ivaldo Assis do NascimentoSpectru Ltda - Diviso Instrumental Cientfico

NDICE

O ENSAIO METALOGRFICO NO CONTROLE DE QUALIDADE NORMAS UTILIZADAS EM METALOGRAFIA MACROGRAFIA EXTRAO E SELEO DA AMOSTRA CORTE EMBUTIMENTO LIXAMENTO POLIMENTO ATAQUE INCLUSO MICROCONSTITUNTES TEXTURAS METALOGRAFIA QUANTITATIVA PROPORO DE FASES) (TAMANHO DE GRO E

AVALIAO DO TEOR DE CARBONO PELA MICROGRAFIA MICRODUREZA

O ensaio metalogrfico no controle de qualidadeGenericamente o Controle de Qualidade de um produto metalrgico pode ser: dimensional estrutural Dimensional, como o prprio nome indica, aquele que se preocupa em controlar um determinado produto em geral acabado ou semi-acabado, quanto s suas dimenses fsicas. Este campo tambm denominado de Metrologia. O controle estrutural preocupa-se com o material que forma a pea, sua composio, propriedade, estrutura, aplicao, etc. Classifica-se em: a) Ensaios fsicos: destrutivos e no destrutivos b) Anlise qumica. c) Ensaio metalogrfico. d) Ensaios especiais.

Ensaio MetalogrficoVerificaes elementares Para se ter uma idia aproximada da natureza de certos materiais metlicos ou de como certas peas foram fabricadas, pode-se usar os seguintes exames elementares: a) b) c) d) e) Aspecto da superfcie. Aspecto da fratura. Ao da lima. Centelhas ao esmeril. Atrao pelo im, sonoridade, etc.

Estes exames elementares so rpidos, econmicos e do ao analista experimentando uma srie de informaes bsicas. Entretanto, com o incremento da tecnologia, um controle mais severo tornou necessrio o exame em laboratrio, com outros meios, ou seja, com mquinas, aparelhos ou instrumentos que forneam, de preferncia, um valor numrico que servir para o confronto com normas e especificaes. Este procedimento constitui um critrio justo e seguro na avaliao das qualidades dos materiais, contribuindo para a correo dos defeitos e para melhoria da qualidade. Ambos os controles, na oficina e no laboratrio, se completam perfeitamente.

A macro e a micrografiaO exame metalogrfico procura relacionar a estrutura ntima do material s propriedades fsicas, ao processo de fabricao, etc. Pode ser: Macrogrfico

-

Microgrfico

MacrografiaConsiste no exame do aspecto de uma superfcie plana seccionada de uma pea ou amostra metlica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu intermdio tem-se uma idia de conjunto, referente homogeneidade do material, distribuio e natureza de falhas, impurezas; ao processo de fabricao. Para a macrografia o ao o material de maior interesse. Algumas das heterogeneidades mais comuns nos aos so as seguintes: vazio, causado pelo resfriamento lento; segregao, causadas pelas impurezas e outros metais; dendritas, formao de gros de vrios tamanhos; trincas, devido s tenses excessivas no resfriamento.

Tcnica macrogrfica o primeiro passo consiste em saber qual o fim visado e o que se deseja obter. Para isto necessita-se de um corpo de prova escolhido e preparado com critrio. A tcnica do preparo de um corpo de prova de macrografia abrage as seguintes fases: Escolha e localizao a ser estudada, a qual ficar a critrio do analista, que ser guiado na sua escolha pela forma, pelos dados que se quer obter e por outras consideraes da pea em estudo. Um corte transversal permitir verificar: a natureza do material (ao, ferro fundido); seo homognea ou no; forma e intensidade da segregao; posio, forma e dimenses das bolhas; forma e dimenses dos dendritas; existncia de restos do vazio; profundidade da tmpera, etc. Um corte longitudinal ser prefervel quando se quiser verificar: se uma pea fundida, forjada ou laminada; se a pea foi estampada ou torneada; solda de barras; extenso de tratamentos trmicos superficiais. Etc. Preparao de uma superfcie plana e polida na rea escolhida compreende duas etapas: a) O corte que feito com serra ou com cortador de disco abrasivo adequado; quando este meio no vivel, recorre-se ao desbaste, que praticado com esmeril comum at atingir a regio que interessa. Todas estas operaes devero ser levadas a cabo com o devido cuidado, de modo a evitar encruamentos locais excessivos, bem como aquecimento a mais de 100C em peas temperadas, pois estes fenmenos seriam mais

tarde postos em evidncia pelo ataque, adulterando a concluso do exame. b) O polimento iniciado com lixa, em direo normal aos riscos j existentes; passa-se sucessivamente para lixa de granulao mais fina, sempre mudando a direo de 90. Deve-se tomar cuidados especiais para no arredondar as arestas dos corpos de prova. Aps cada lixamento a superfcie deve ser cuidadosamente limpa a fim de que o novo lixamento no fique contaminado com resduos do lixamento anterior. Neste estgio, a superfcie denota por vezes algumas particularidades tais como: restos do vazio; trincas, grandes incluses; porosidades, falhas em soldas. Ataque da superfcie preparada Para por em evidncia outras heterogeneidades, indispensvel proceder-se a um ataque comparativo qumico. De acordo com o material e com a finalidade do exame, tm-se diversos reativos: reativo de iodo; reativo de cido sulfrico; reativo de cido clordrico; reativo Fry; reativo Heyn.

MicrografiaConsiste no estudo dos produtos metalrgicos, com o auxlio do microscpio, permitindo observar a granulao do material, a natureza, forma, quantidade e distribuio dos diversos constituintes ou de certas incluses, etc. Estas observaes so de grande utilidade prtica. Tcnica microgrfica a tcnica do preparo de um corpo de prova de micrografia abrange as seguintes fases: Preparao da amostra O primeiro passo para a obteno de um bom resultado a escolha e preparao adequada da amostra. Esta deve representar a pea em estudo; para isto no deve sofrer qualquer alterao em sua estrutura. Um aquecimento demasiado (acima de 100C), deformaes plsticas (em metais moles), ou a formao de novos gros por recristalizao devem ser evitados. A rea da amostra a ser examinada no deveria exceder de 1 a 2 cm2, sob pena de se ter um tempo de preparao excessivo. Qualquer preparao depende igualmente do material da amostra; a tcnica de lixamento e polimento deve ser adaptada mesma. 1. Embutimento da amostra

A necessidade do embutimento de amostras metalogrficas de grande importncia em micrografia, pois alm de facilitar o manuseio de peas pequenas, evita que corpos de prova com arestas rasguem a lixa e o pano de polimento, bem como evita o abaulamento dos corpos de prova durante o polimento, o que influencia bastante na observao microscpia (facilita a observao dos bordos, que ficam planos). O embutimento com resinas sintticas apresenta ainda as seguintes vantagens: a) so neutras em relao as solues de ataque; b) impedem a infiltrao das solues em poros e fendas; c) a dureza pode ser adaptada dureza do material a ser embutido, atravs de aditivos especficos. O embutimento pode ser: a) a frio quando se usa resinas sintticas de polimerizao rpida; b) a quente quando a amostra embutida em materiais termoplsticos por meio de prensas. 2. Lixamento ou pr-polimento O lixamento essencialmente o processo de preparao de uma superfcie lisa e plana da amostra metalogrfica para o subsequente polimento. Para isto, comea-se por lixar a amostra em lixas de granulao cada vez menor, modando de direo (90) em cada mudana de lixa at desaparecerem os traos da lixa anterior. De acordo com a dureza da amostra, da presso do trabalho e da velocidade de lixamento surgem deformaes plsticas de toda a superfcie por amassamento e um aumento de temperatura. Estes fatores devem ser evitados ao mximo, pois podem dar origem a uma imagem falseada. Incluses duras se desgastam menos; aps um certo tempo so arrancadas da superfcie e a depresso resultante preenchida com p ou ento exageradamente ampliada. Por isso o requerimento primordial da tcnica microgrfica de lixamento : a) Escolha adequada do material de lixamento em relao amostra e ao tipo de exame final; b) A superfcie deve estar sempre rigorosamente limpa isenta de lquidos e graxas que possam provocar reaes qumicas na superfcie. c) Na mudana de lixas deve-se limpar perfeitamente a superfcie da amostra. d) Riscos profundos que surgiram durante o lixamento, de preferncia devem ser eliminados por novo lixamento, pois um polimento demorado em geral no resolva. e) Metais diferentes no devem ser lixados sobre a mesma lixa. O lixamento pode ser: a) seco: a amostra lixada diretamente sobre a superfcie da lixa; b) mido: este processo facilita o lixamento, evitando aquecimento e a formao de poeira no ar;

c) manual: quando a amostra trabalhada pelo analista diretamente sobre a lixadeira; d) automtico: o trabalho montono de lixamento substitudo poe este processo. Diversas amostras so presas em suportes e lixadas sobre a ao de cargas variveis. Pode-se assim comparar diversas amostras sobre as mesmas condies. As lixas normalmente so de carbeto de silcio, com granulao classificada em grupos. O tamanho dos gros diminui com o aumento deste nmero. Aconselha-se sempre usar lixas do mesmo fabricante, pois uma numerao idntica no uma garantia suficiente para se obter os mesmos resultados. O tratamento diferente da matria-prima e, principalmente, variao do teor de xido de ferro, so as causas destas diferenas. 1. Polimento Consiste na obteno de uma superfcie isenta de risco, do modo a se obter uma imagem clara ao microscpio. Para isto, inicia-se por polir a amostra com material de granulao cada vez menor. Para se obter uma superfcie perfeitamente polida, os seguintes cuidados devem ser observados: a) Escolha adequada do material de polimento em relao em relao amostra e ao tipo de exame final. b) A superfcie deve estar sempre rigorosamente limpa, isenta de poeira de vestgio do polimento anterior, a fim de no provocar riscos. c) Na mudana dos panos ou feltros de polimento, deve-se limpar perfeitamente a superfcie da amostra. O polimento pode ser: a) mecnico quando se usa uma politriz fixa ou motorizada, apresentando esta lyima geralmente velocidade varivel. O polimento mecnico pede ser ainda manual, quando a amostra trabalhada manualmente no disco de polimento; e automtico quando a amostra so fixadas em dispositivos especiais e polidas sobre a ao de cargas variveis. Como o material de polimento tem-se xido de alumina ou alumina ( natural ou sinttica), xido de cromo, pasta de diamante os quais so aplicados sobre panos especiais ou feltros. No caso da pasta de diamante, esta fixa-se no pano e o mesmo pode ser regenerado de tempos em tempos eliminando-se o material retirado das amostras. b) eletroltico neste processo, descoberto por Jacquet em 1935, as irregularidades de superfcie so alisadas quando a amostra funciona como nodo dentro de um banho eletroltico. Sendo a distancia no local de protuberncias, entre nodo e ctodo, inferior quele existente no local de depresses, a passagem da corrente faz-se com maior facilidade, gastando-se mais estes pontos; obtm-se assim uma superfcie plana. As vantagens do processo so economia de tempo e de trabalho e a no formao de camadas superficiais deformadas (principalmente para metais moles, ao inoxidvel austenticos). Apesar de ter sido recebido com desconfiana em relao aos materiais heterogneos, o processo

desenvolveu-se tamb1m para estes, pois o ataque desigual da superfcie geralmente no tem grande importncia. c) Mecnico eletroltico este pode ser alternado, passando da pasta de diamante ao processo eletroltico, ou combinado. Neste caso tem-se o disco giratrio (ctodo) mergulhado no eletrlito; a amostra funciona como nodo. Sobre o disco tem-se ainda a pasta especial para o polimento. A escolha do tipo de polimento Os materiais podem ser divididos em trs grupos principais de acordo com o mtodo de polimento mais indicado: a) Materiais homogneos comuns (ao, cobre, etc.) Para estes tipos de materiais usa-se o polimento eletroltico, podendo ainda ser usado o polimento mecnico (pasta de diamante). b) Materiais heterogneos (ferro fundido, alumnio e ligas) Este grupo de materiais pode normalmente ser melhor polido por meio do polimento mecnico (mtodo do diamente). Porm, deve-se dar um tratamento especial durante o polimento mecnico do alumnio e suas ligas. c) Metais especiais ( metais preciosos, tungstnio, ligas de cobre, etc.) Para este grupo de materiais, o polimento mais indicado o polimento eletro-mecnico. 5. Ataque da superfcie preparada O ataque feito agitando-se a superfcie polida mergulhada no reativo posto numa pequena cuba. A durao do ataque depende da concentrao de reativo e da natureza e textura da amostra. Em mdia, a durao do ataque para ferro fundido e aos comuns de 5 a 15 segundos. Aps o ataque lava-se imediatamente a superfcie atacada com lcool e em seguida efetua-se a secagem, passando-se primeiramente um pequeno chumao de algodo umedecido com lcool e depois um jato de ar quente superfcie. Reativos comumente usados Soluo de cido ntrico a 1% em lcool etlico Nital. Soluo de cido pcrico a 4% em lcool etlico Picral. Soluo de picrato de sdio.

Normas Utilizadas em MetalografiaE 1181 87 E 1077 91 E 930 92 Characterizing Duplex Grain Sizes Descarburization of Steel Specimens, Estimating the Depth of

Grain Observed, Largest, in a Metallographic Section (ALA Grain Size), Estimating E 1382 91 Grain Size, Average, Using Semiautomatic and Automatic Image Analysis A 24767 (1990) Graphite in Iron Castings, Evaluating the Microstructure of E 1245 89 E 1122 92 Inclusion Content of Steel and Other Metals by Automatic Image Analysis, Determining Obtaining JK Inclusion ratings Using Automatic Image Analysis Specimens for Automatic Inclusion Assessment os Steel, Preparing and Evaluating Termilogy of Microscopy Termilogy Relating to Quality and Statistics Definitions of Terms Relating to Heat Treatment of Metals Microstructures, Assessing the Degree of Banding or orientation of Macroetching and Alloys Microetching Metal and Alloys Microhardness of Materials Preparation of Metallographic Specimens Grain Size, Avarage, Determining Inclusion Content of Steel, Determining

E 768 80 (1985) E 175 E 456 ASTM E 44 ASTM E 1268 88 ASTM E 340 87 ASTM E 407 70 ASTM E 384 89 ASTM E 3 80 ASTM E 112 88 ASTM E 45 87 ASTM E 562 89

Volume Fraction Determining

by Systematic

Manual

Point

Count,

ASTM E 7 92b

Metallography

ASTM E 883 86 Metallographyc Photomicrography DIN 17.014 ABNT 8108 ABNT 9208 ABNT 7555 ABNT 11568 ABNT 6339 ABNT 8653 ABNT MB03218 ABNT MB00747 ABNT MB01101 II ABNT MB01101 I ABNT PB00578 ABNT MB03189 ABNT MB00573 II ABNT NB 1227 ABNT MB00573 - I ABNT MB00463 I ABNT MB03544 ABNT TB00406 Heat Treatment of Ferrous Metals Ataque com Reativos Metalogrficos em Ligas No Ferrosas Determinao dos Nveis de Microincluses Revelao do Gro Austentico Determinao de Tamanho de Gro de Materiais metlicos Determinao da Temperabilidade Jominy em Ao Metalografia e Tratamentos Trmicos e Termoqumicos das Ligas Ferro carbono Ao Anlise por Macroataque Ao - Determinao de Macroincluses pelo Mtodo de Fratura Azul Ao Fundido e Ferro Fundido Amostragem e Preparao de amostras Ao fundido e ferro Fundido Coleta de Amostras Ao Inoxidvel Tratamento Trmico Aos Determinao da Profundidade de Descarbonetao Amostragem e Preparao de Amostras de Ferro Gusa Amostragem e Preparao de Amostras de Aos Forjados Coleta de Amostras de Ferro Gusa Coleta de Amostras de Ferroligas e outras Adies Metlicas Coque Determinao Quantitativa da Textura por Microscopia ptica Coque Termos Relativos Anlise de Textura por Microscopia ptica Terminologia

ABNT NB01232 ABNT MB01342 ABNT MB01511 ABNT MB01512 ABNT NB00309 ABNT MB01510 ABNT NB01295 ABNT EB01151 ABNT NB00671 ABNT TB00245 ABNT PB00671 ABNT PB00672 NBR 13790 NBR 13187 NBR 13789 NBR NMISO 03713 NBR 13286

Ensaio Visual em Soldas, Fundidos, Forjados e Laminados Ferro Fundido Avaliao da Tendncia ao Coquilhamento Ferro Fundido Determinao do Nmero e Tamanho das Clulas Eutticas Ferro Fundido Nodular e Ferro Fundido Malevel Contagem de Ndulos de Grafita Guia para Inspeo por Amostragem no Controle e Certificao de Qualidade Inoculante para Ferro Fundido Avaliao da Perda de Eficincia Lavagem, Preparo e Esterilizao de Materiais em Laboratrio Morfologia de Grafita em Ferro Fundido Planos de Amostragem e Procedimentos para Qualificao de Componentes, baseados na Taxa de Falhas Qualidade Tabelas de Valores da Dureza Vickers (HV) para Materiais Metlicos Tabelas de Valores de Dureza Brinell (HB) para Materiais Metlicos Terminologia Princpios e Mtodos Harmonizao de Conceitos e Termos Tratamentos Trmico e Termoqumico de Ferro Fundido Terminologia Princpios e Metdos Elaborao e Apresentao de Normas e Terminologia Ferroligas Amostragem e Preparao de Amostras Regras Gerais Ao para Cementao Avaliao Microscpica de Estrutura Bandeada

MacrografiaOBJETIVO Obter uma informao ampla da pea, facilitar a micrografia e determinar a regio crtica para anlise detalhada.

1) a) b) c) d) e)

PREPARAO DA AMOSTRA escolha da seco a ser estudada; preparao da superfcie ( lixamento); ataque com reagente qumico adequado; interpretao dos resultados; documentao;

2.1) Escolha da seco:

Transversal Naturezas do material; Homogeneidade da seco; Intensidade da segregao; Forma de disposio das bolhas; Existncia de restos de vazios; Profundidade e uniformidade da carbonetao; Profundidade de descarbonetao; Profundidade de tmpera; Incluses;

Longitudinal processos de fabricao; anlise de cordo de solda; caldeamento;

3) PREPARAO DA SUPERFCIE

Cuidados : Mudana da estrutura; Aquecimento no superior a 100C; Presso excessiva ( encruamento)

-

Lixamento :

100, 200, 400, 500, 800 mx. Ataque qumico:

Em funo de variaes estruturais ou qumicas o material vai ser mais ou menos atacado. Pode ser quanto a forma: Imerso Aplicao Impresso direta

Quanto ao tempo: Longo ou profundo Rpido ou superficial

Quanto a temperatura: A frio A quente Interferem no comportamento do ataque:

Variao da composio do material ( concentrao de impurezas); Variao de estrutura ( deformao a frio); Variao de cristalizao ( granulometria grosseira, textura acicular, gradiente trmico);

4)

INTERPRETAO DOS RESULTADOS

Quanto a estrutura atacam mais: Regies encruadas; Regies temperada ou temperadas e revenidas; Granulao grosseira; Quanto a composio qumica atacam mais: Regies com maior teor de carbono; Regies com maior teor de fsforo; Regies com maior quantidade de incluses no metlicas, principalmente enxofre e fsforo;

5) IDENTIFICAO Tcnica de polimento, repolimento e ataque, serve para definir o defeito: Regies ricas em carbono, desaparecem com um leve repolimento; Regies ricas em impurezas, principalmente incluses de S e P, sofrem um ataque profundo escurecendo mais, permanecendo assim mesmo aps um leve polimento; Regies com granulao grosseira, aparecem como mosaicos de lado escuro ( parte clara e parte escura); Regies com tmpera branda ou temperadas e revenidas, ficam mais brilhantes que o resto da amostra aps um repolimento; Regies encruadas, retira-se todo o ataque, com o polimento; 6.) REATIVO NECESSRIO PARA EFETUAR O ATAQUE MACROGRFICO

Extrao e seleo da amostraEXTRAO DA AMOSTRA : Pode ser por : *Quebrar ; *Serrar ; *Estampagem ; *Usinagem ; *Oxi-corte . SELEO DA AMOSTRA 1) OBJETIVO

Escolher e localizar a seco a ser estudada.

2)

CONDIES GERAIS:

2.1) Cuidados a Observar: Em qualquer hiptese altamente prudente proceder a um exame detido da pea sob diversos pontos de vista, como o aspecto da fratura, a existncia de marcas de pancadas, gripamentos, vestgios de soldas, azulamento por aquecimento, porosidades, rebarbas, trincas, polimentos locais, enferrujamento, corroses, desgastes, marcas punonadas, entortamentos, etc., antes de determinar cortes ou extrao de amostras ou de corpos de prova. Na apreciao dos sinais encontrados, preciso muita ateno para no confundir aqueles que possivelmente j existiam na pea, antes do evento que deu motivo ao estudo, e que podem conduzir a alguma pista para as investigaes, com os que possam ter sidos ocasionados pela aplicao de ferramentas para retirar a pea de onde estava instalada, ou ento, ocasionados por quedas, ou durante o transporte.

2.2) Rotina da Seleo da amostra 2.2.1) Na macrografia A escolha e localizao da seco intervm a critrio do operador, que ser guiado em sua escolha pela forma da pea, pelos dados que ele quer colher e por outras consideraes. Far-se- de preferncia um corte transversal, se o objetivo verificar: A natureza do material: ao, ferro fundido, etc; Se a seco inteiramente homognea ou no; A forma e intensidade de segregao; A posio, forma e dimenses das bolhas;

A forma e dimenses das dendritas; A existncia de restos do vazio; Se a pea sofreu cementao, a profundidade e regularidade desta; A profundidade da tmpera; Se um tubo inteirio, caldeado ou soldado; Certos detalhes de soldas de chapas (seco transversal solda); No caso de ferramentas de corte, caladas, a espessura e regularidade das camadas caldeadas (seco perpendicular ao gume); A regularidade e a profundidade de partes coquilhadas de ferro fundido, etc. Far-se- um corte longitudinal se prefervel quando se quer verificar: Se uma pea fundida, forjada ou laminada; Se a pea foi estampada ou torneada; A solda de barras; Como se processou um caldeamento de topo; Eventuais defeitos nas proximidades de fraturas; A extenso de tratamentos trmicos especiais, etc. 2.2.2) Na micrografia A localizao do corpo ou dos corpos para micrografia em peas grandes, freqentemente, feita aps o exame macrogrfico, porque, se o aspecto for homogneo, a localizao do corpo de micrografia em geral indiferente; se porm, no for e revelar anomalias ou heterogeneidades, o observador poder localizar corpos de prova em vrios pontos, caso julgue de interesse um exame mais detalhado dessas regies. Quando se trata de uma pea pequena ela diretamente seccionadas.

3) Amostragem A posio de onde tirado um corpo de prova a fim de ser usado para um estudo metalogrfico, depende do fim a que se destina o ensaio. Para atingir esse fim, os corpos de prova devem ser representativos das condies existentes. Se deve ser feito um exame geral sem o cuidado da preservao da amostra, eles podem ser tirados de qualquer parte da pea, conforme se deseje. Se a pea deve voltar ao servio, as posies disponveis para o exame so necessariamente limitadas. Se deve ser feito estudo de uma fratura, devem-se tomar sees do metal na vizinhana dessa fratura, de modo que estes corpos de prova ofeream as maiores possibilidades na determinao de sua causa. Outra seo deve ser tomada a alguma distncia da fratura, para fins de comparao.

Deve ser organizado um fichrio com o mximo de informaes sobre ao ensaios realizados, incluindo ainda a localizao das amostras, um nmero capaz de identificar a seo que foi tomada, se transversal, longitudinal ou em ngulo; a direo de laminao ou forjamento, anlise qumica, tratamento trmico e qualquer outro dado necessrio a um completo histrico. O tamanho dos corpos de prova deve ser mantido dentro dos limites razoveis ( 1 a 2,5 cm para o lado do quadrado ou dimetro do crculo ). Isto geralmente governado pela construo do microscpio, representando o espao disponvel no suporte, para exame; pela rea superficial do corpo de prova, pois o tempo gasto em polir uma polegada quadrada ( 6,4 cm2 ), muito maior que o tempo necessrio para o polimento de 4 corpos de prova de polegada ( 12,7 mm ) de lado; e pela espessura que deve ser menor que qualquer outra dimenso, de modo que durante o seu polimento no exista tendncia produo de cantos arredondados ou facetas suplementares.

Corte1) OBJETIVO: Cortar o corpo de prova do tamanho e formato desejado.

2) CONDIES GERAIS Pode ser : *Manual ; *Automtico ; * seco ; * mido ; *Arrancamento de cavaco ; *Abrasivo . Corte Abrasivo : Discos de corte : *Natureza do abrasivo ; *Granulometria dos gros abrasivos ; *Natureza do material aglutinante ; *Proporo abrasivo/aglutinante ; *Porosidade do disco . 3) Material : xido de aluminio (Al2O3) ; Carbeto de silcio (SiC) .

4) Precaues : *Aquecimento excessivo do material ; *Introduo de deformaes plsticas e mecnicas na superfcieda amostra . 5) Indicaes : Al2O3 para corte de materiais ferrosos : -Aos duros e semi-duros , aos de construo , aos tratados , aosferramentas , aos refratrios de alta tenacidade , ao carbono doce e extra-doca , ao inoxidvel ferrtico e austentico , ferro fundido malevel , etc . SiC para corte de metais no-ferrosos e metais no-metlicos : -Alumnio , magnsio , zircnio e suas ligas , urnio , lato , bronze , cobre e suas ligas , titnio , no-metlicos duros , rochas , refratrios, cermicas , tungstnio , etc . Regra bsica para escolha do disco :

Corte em material duro = disco mole Corte em material mole = disco duro 6) Refrigerao : Durante o processo de corte de amostras muito importante ter um eficiente sistema de refrigerao para reduzir o aquecimento e evitar alterao da estrutura da amostra. O lquido refrigerante utilizado, deve proporcionar lubrificao adequada para a amostra e para o disco de corte, como tambm evitar a corroso da cortadora. 7) Proporo lubrificante/gua : * Fornecedor 1:10 * Prtica 1:20 30 - Mais lubrificante com menos gua = baixa oxidao com menor refrigerao - Mais gua com menos lubrificante = alta oxidao com alta refrigerao Obs.: O ideal ter baixa oxidao com boa refrigerao .

8) Recomendaes na operao de corte metalogrfico : 1 - Cuidar para que o armazenamento do disco de corte seja em ambiente seco. 2 - O disco de corte abrasivo frgil e no tem boa resistncia a choques mecnicos. 3 - A escolha incorreta do disco de corte pode causar queima da amostra ou o desgaste excessivo do disco abrasivo. 4 - A fixao correta do disco de corte e da amostra so fatores importantes para se evitar quebra e desgaste do disco abrasivo e tambm a queima da amostra. 5 - Presso excessiva do disco de corte contra a amostra pode causar quebra ou desgaste prematuro do disco abrasivo e queima da amostra. 6 - Insuficiente irrigao do lquido refrigerante sobre o conjunto pode causar problemas de queima na amostra e desgaste acentuado do disco abrasivo. 7 - Depois de terminar o corte da amostra, o disco ainda est com umidade excessiva, portanto no desligue a mquina e deixe-o girando em alta velocidade, para eliminar a umidade retida. No se deve armazenar o disco de corte abrasivo mido. 9) Dimenses de corpo de prova

Dimenses padronizadas para amostras Metalogrficas Amostras sem embutimento metalogrfico:

15 a 20 mm ( mx.)

20 a 25mm(mx) 10 a 15mm (mx.) Raio de 3 a 5mm na face de estudo

Amostras para embutimento metalogrfico:

10mm ( mx.)

10 a 15mm ( mx.) 10 a 15mm ( mx.)

EmbutimentoO embutimento da amostra para o ensaio metalogrfico de grande importncia, pois alm de facilitar o manuseio de peas pequenas, evita que amostras com arestas rasguem a lixa ou pano de polimento. - quente : As resinas para embutimento a quente, apresentam baixa viscosidade, contrao, boa adeso amostra e resistncia a ao de agentes qumicos, bem como propriedades mecnicas adequadas para aplicaes especficas.

- frio : So resinas auto-polimerizveis, com propriedades qumicas e mecnicas para atendimento das mais diversas necessidades de embutimento, metalogrfico, mineralgico, cermico e petrogrfico.

-Precaues : *Quantidade de material ; *Temperatura de trabalho ; *Tempo de aquecmento *Lubrificao ; *Presso de trabalho ; *Granulometria ; *Refrigerao do equipamento .

Lixamento1) OBJETIVO Eliminar as imperfeies da superfcie da amostra (ex.: oxidao, rebarbas, arranhados profundos, etc.). 2) CONDIES GERAIS Pode ser de acordo com : - Trabalho ( mecnico ; motorizado ) - Operao ( manual , automtico ) - Meio ( a seco , a mido ) Para a preparao de uma superfcie plana, isenta de deformaes plsticas e mecnicas necessrio um correto lixamento, principalmente considerando-se a diversificao de materiais oriundos da moderna tecnologia industrial. As lixas so fabricadas com trs matrias primas bsicas : o gro de mineral abrasivo, o adesivo ( resina ) e o costado ( suporte ) 3) Granulometrias : Mais grossa mais fina 180,220,320,400,500,600,800,1000,1200 (Grana) Mais esforo menor esforo (dependendo do material )

4) Cuidados : Amostra sem embutir : - Quebrar sempre os cantos vivos ; - Trabalhar com tamanho adequado . Amostras embutidas : - Arredondar as quinas inferior e superior da baquelite - Girar 90o de uma lixa para outra ; - Manter o esforo no centro da amostra para no criar planos . 5) Precaues : - Tempo de lixamento ; - Lubrificao (quantidade) ; - Granulometria correta (sequncia) ; - Presso de trabalho (adequada a lixa e/ou material) ;

- Velocidade de trabalho (+/- 200 400 rpm) .

6)Limpeza : - gua corrente ; - Ar comprimido ; - Ultrasom (durante um mximo de 4 minutos) .

Procedimento para o Lixamento de Metais e Ligas Metlicas MATERIAL SEQNCIA DE LIXAMENTO Lixamento em disco lapidado ou em lixas de papel com abrasivo do tipo Esmeril no 0, 00 e 000, impregnadas com parafina dissolvida em querosene (15g de parafina por 250 ml de querosene), ou em lixa de papel com abrasivo de SiC nos 320, 400, 600, 1000 e 1200, utilizando gua como lubrificante. Lixas de papel com abrasivo de SiC nos 320, 500, 800, 1000 e 1200, utilizando gua como lubrificante. Lixamento em papel de SiC nos 320, 400, 600 e 1000 . Lixas de papel com abrasivo do tipo Esmeril nos 0, 00, 000 e 0000, impregnadas com parafina dissolvida em querosene (100 g de parafina por 200 ml de querosene), ou lixa de SiC nos 220, 320, 500, 800, 1000 e 1200 . Lixas de SiC nos 220, 500, 800 e 100. Para maior reteno da grafita, recomenda-se utilizar lixas j bastante gastas. Lixas de papel com abrasivo do tipo Esmeril nos 0, 00, 000 e 0000 por processo mido. Ou lixas de SiC nos 320, 500, 800, 1000 e 1200 em gua. Lixas de SiC nos 220, 320, 400, 600, 800, 1000 e 1200 por processo mido.

Alumnio e Ligas de alumnio

Cobre e ligas de cobre

Chumbo e ligas de chumbo

Estanho e ligas de estanho

Ferros Fundidos

Magnsio e ligas de magnsio

Zinco e ligas de zinco

Materiais Ferrosos

Lixas de papel com abrasivo do tipo SiC nos 220, 320, 500, 800 e 1000 por processo mido. Lixas de papel com abrasivo do tipo SiC nos 220, 320, 500, 800 e 1000 por processo mido.

Molibdnio, Nibio, Tntalo, Titnio, Vandio e Zircnio

Polimento1) OBJETIVO

Deixar a superfcie da amostra espelhada e sem nenhum arranhado para posterior anlise.

2) Pode ser de acordo com : - Trabalho ( mecnico , motorizado ) - Operao ( manual , automtico ) - Meio ( mido , seco ) O grau de acabamento e a planicidade que pode ser obtida na preparao de uma superfcie de um determinado material, com um abrasivo de granulometria conhecida, depende principalmente do suporte ( pano ) , que ser utilizado com esse abrasiuo. Quanto mais macio for o pano, melhor ser o grau de acabamento obtido . Quanto mais rgido for o pano, melhor ser a planicidade obtida. A seleo de um pano de polimento resulta de um compromisso entre os critrios expostos, que so opostos. Por outro lado, um pano de polimento deve ter alta resistncia e durabilidade, pois os abrasivos mais utilizados em metalografia so o diamante e o xido de alumnio, e a troca constante do pano de polimento implicaria, inevitavelmente, numa perda do abrasivo que no tenha sido utilizado completamente. 3) Tipos de panos : - Feltro ; - Veludo ; - Nylon ; - Seda . Consistncia : - Duro ; - Mole . 4) Abrasivos : - xido de alumnio ; - xido de magnsio ; - xido de cromo ; - Diamante ;

- Slica coloidal . Granulometria : - 9mm ; - 6mm ; - 3mm ; - 1mm ; - 0,25mm ; - 0,1mm . Forma : * Pasta , p , soluo , spray . 5) Lubrificantes : - leos minerais ; - gua ; - Querosene ; - Parafina . 6) Precaues : - Velocidade de polimento (+/- 100 150 rpm) ; - Tempo de operao ; - Presso de trabalho ; - Tipo do pano ; - Granulometria do abrasivo ; - Tipo de abrasivo ; - Lubrificante ; - Quantidade lubrificante/abrasivo ; - Movimentao da amostra .

Ataque1) OBJETIVO: Revelar a microestrutura e os constituintes da amostra, possibilitando maior entendimento das suas propriedades.

2) EQUIPAMENTO: Recipiente com a soluo de ataque; Luva plstica; Pina; Picete com lcool; Secador gua corrente; Algodo; Beckers de diversos tamanhos; Pipetador.

3) CONDIES GERAIS 3.1) Ataque para Ensaio Microgrfico O exame posterior de uma superfcie bem polida, em geral, no revela traos de suas caractersticas estruturais, quer em exame visual (macro), quer em exame ptico (micro). Para obter-se uma viso conveniente dentro da estrutura, a superfcie polida deve ser tratada de modo a tronar visvel as partes qumica e fisicamente distintas e aumentar ou diminuir os contrastes pticos entre os vrios componentes estruturais. O mtodo comum para o desenvolvimento da estrutura cristalina para exame microscpico o do emprego de um reagente qumico. Se uma amostra convenientemente preparada for examinada ao microscpio antes de atacada pelo reagente, ela apresentar poucos detalhes aparentes da estrutura. Tal exame, contudo, pode ser de valor, uma vez que os defeitos superficiais, como as partculas no metlicas que no foram polidas durante o polimento, podem ser estudados. Acredita-se que a ausncia de estrutura cristalina devida a uma pelcula metlica extremamente delgada , opaca e amorfa, que cobre a superfcie polida. Esta pelcula, aparentemente, o resultado do severo esforo mecnico e do trabalho a frio durante o polimento, que rompe a estrutura cristalina da camada mais alta, convertendo-a em uma camada dura constituda de maior ou menor quantidade de metal amorfo. Este efeito particularmente importante naqueles aos que possuem uma alta taxa de temperabilidade pelo trabalho, como os aos inoxidveis.

Em subseqente ataque com reagente qumico, a primeira ao deve ser a remoo completa da camada amorfa. Depois de sua remoo, a soluo de ataque pode ento agir vagarosamente e provocar o desenvolvimento da verdadeira estrutura do metal. A ao dessa soluo depende da natureza qumica e estrutural do corpo de prova, a natureza qumica do reagente, o tempo de ataque, as temperaturas do reagente, e a agitao do reagente durante o processo. Os reagentes, em todos os tipos de ataque metalogrfico, atuam do mesmo modo, isto , atacam e dissolvem lentamente metal. A maneira pela qual o reagente ataca depende do propsito do material, isto , se ele consiste em um constituinte nico no qual todas as partes do metal so exatamente da mesma composio qumica, ou se ele de natureza complexa, quando existem diversos constituintes diferentes, cada um diferindo dos outros nessa composio qumica. No caso em que um metal puro est sendo atacado metalograficamente, o ataque qumico do reagente no se faz uniformemente em todos os gros da superfcie exposta, mas verifica-se que ele se processa sobre cada gro de um modo seletivo ao longo determinados planos cristalogrficos. Resulta disto que a velocidade de ataque varia de acordo com a orientao dos gros na superfcie, sendo evidente um contraste de gros. Este contraste devido ao fato de que os planos, que so paralelos no mesmo gro, no so necessariamente paralelos aos planos nos gros vizinhos. Nos casos em que uma liga composta de dois ou mais constituintes estruturais estiver sendo atacada, o reagente escolhido de modo a ser seletivo em seu ataque. O resultado usualmente um ataque parcial e o desgaste de um constituinte, enquanto que o outro permanece sem ser afetado. Isto permite que certos constituintes fiquem em relevo e produzam, quando observados pelo microscpio, o que se pode ser chamado um efeito de sombra. As partes no afetadas aparecero em cores brilhantes, enquanto que outras, em planos inferiores, aparecero escuras. 3.2) Reagentes para Ataque Metalogrfico Estes reagentes so basicamente solues diludas de cidos orgnicos ou inorgnicos, lcalis, ou outras solues de natureza complexa. Como foi verificado anteriormente, a seleo final de uma soluo, para fazer aparecer um desenvolvimento da estrutura, depende da composio e condies estruturais do metal ou da liga.

3.3) Processo de Ataque Metalogrfico O modo de se proceder para se realizar o ataque meetalogrfico, exige certa habilidade, fcil de se desenvolver. Certos fatores devem ser considerados para que os melhores resultados sejam atingidos. Estes fatores so o modo de aplicar o reagente sobre a superfcie, o tempo

aproximado do contato entre o reagente e a superfcie, e a temperatura do reagente. Em geral, a aplicao do reagente para o ataque feita ou por imerso ou por esfrega. Quando se usa por imerso na soluo, o corpo de prova mantido na soluo por meio de pinas pelo tempo necessrio. recomendvel que se o movimente constantemente, de modo que as bolhas de ar aderentes superfcie possam ser eliminadas, e que uma camada de reagente fresco esteja todo tempo em contato com a superfcie atacada. Se o corpo de prova for atacado por esfrega da soluo, a superfcie polida friccionada rapidamente, pelo tempo necessrio, com um tufo de algodo que foi saturado com reagente. Depois de decorrido o necessrio tempo de ataque, o corpo de prova deve ser completamente lavado sob um jato dgua, de modo que seja removido o reagente e o ataque seja interrompido. Tal prtica absolutamente essencial, no somente porque ela interrompe a ao, mas tambm porque previne a formao de sais cidos que desfigurariam a superfcie. Uma limpeza completa sob um jato dgua quente com sua remoo e evaporao por violentas sacudidelas, ou enxugamento cuidadoso com um tecido macio, ser suficiente. Quando se tornam necessrios cuidados especiais, o corpo de prova deve ser lavado em lcool absoluto para remoo de gua, e o lcool deve ento ser evaporado na corrente de ar de um ventilador. Se o tempo de ataque foi insuficiente, o melhor caminho a seguir polir novamente a pea, at que todos os vestgios do ataque tenham sidos removidos, e ento proceder a um novo ataque. A superfcie quando atacada e seca convenientemente, permanecer em condies de trabalho por muitos dias, ou mesmo semanas se ela for guardada em um secador munido de um conveniente agente contra umidade (cloreto de clcio ). 3.4) Tempo de Ataque O primeiro fator importante para o ataque correto a um corpo de prova a seleo do reagente que melhor se adapte composio qumica e condio fsica do metal, e o segundo o controle conveniente do tempo de ataque para que se produza um grau de contraste apropriado entre os diferentes componentes da estrutura. O tempo de ataque depende da estrutura em questo e da ampliao que se deseja na fotografia. Conforme o reagente escolhido, o tempo de ataque variar de poucos segundos at alguns minutos, ou mesmo tempos maiores. difcil dar instrues precisas abrangendo todos os casos, e assim fazemos apenas as seguintes recomendaes: No atacar mais que o necessrio para fazer aparecer o detalhe significativo; Um grau de contraste satisfatrio para uma micrografia com pequeno aumento geralmente excessivo para uma melhor definio da estruturas em ampliaes muito maiores;

Desejando-se um alto contraste, prefervel obt-lo por meios fotogrficos a recorrer a um ataque profundo, pois este ocultar os detalhes mais finos da estrutura; Se um corpo de prova for insuficientemente atacado (pouco contraste), prefervel poli-lo novamente no disco acabador e atac-lo novamente com cido superpor, a um ataque j levado a efeito, outro posterior; No tocar com coisa alguma numa superfcie j atacada e fotograf-la logo aps o ataque.

3.5) Rotina do ataque do corpo de prova

Verificar se todos os equipamentos esto em ordem; Aps o polimento, lavar a amostra em gua corrente com auxlio de um algodo; Jogar lcool na superfcie da amostra; Sec-la com secador; Colocar a luva plstica; Selecionar a soluo de ataque adequado; O ataque pode ser por meio de frico, imerso, asperso; Atacar a amostra, com o auxlio de uma pina; A verificao do ataque e feito atravs do microscpio; Efetuar a limpeza e guardar os equipamentos utilizados.

COMPORTAMENTO DO ATAQUE

OBSERVAES O contorno do gro importante devido a descontinuidade estrutural no reticulado cristalino. O efeito do ataque se faz sentir, mais ecentuadamente, por causa das impurezas depositadas na interface. A superfcie dos gros reflete a luz incidente em ngulos diferentes em funo dos produtos da reao ou da superfcie atacada. A revelao das deslocaes depende da rea da tenso das diferentes distncias entre os tomos. A figurao dos gros aparece nas regies onde os deslocamentos cortam a superfcie. A pelcula que se origina durante o ataque retrai-se quando submetida secagem, formando-se estrias orientadas sobre a superfcie dos gros.

Contorno do gro

Superfcie do gro

Figurao cristalina

Sombreamento

Celular

As regies eutticas tornam-se visveis, especialmente quando contm segregaes. Aparecimento de cristais primrios e de segregaes. A estrutura diverge da formao primria aps deformao mecnica ou tratamento trmico. Revelao do campo de deformao prxima s regies no deformadas.

Primrio ou segregao

Secundrio ou microconstituinte

Tenso

UTILIZAO DOS REAGENTES DE Nital e Picral NITAL PICRAL Na revelao de contorno dos Na revelao detalhada de : gros de ferrita em aos de baixo - Perlita teor de carbono. - Martensita - Martensita revenida - Bainita Na obteno de contraste mximo Na distino entre Bainita e entre perlita, cementita e ferrita em Perlita fina. contrno de gro. Na revelao dos contornos de Na deteco de carbonetos no gros dos aos ao silcio contendo dissolvidos na Martensita. 4% Si. No ataque de aos de baixa liga e Na diferenciao pela colorao aos ao cromo resistentes ao entre ferrita, martensita e do picral. carboneto livre. Na revelao de limite de gro de Na revelao de paretculas de ferrita nas estruturas de martensita carbonetos no contrno dos gros com presena de ferrita. de ao de baixo teor de carbono.

InclusesSo pequenas partculas dispersas na matriz metlica. As incluses interrompem a matriz metlica e acarretam alta concentrao de tenses, por extinguir a distribuio uniforme da tenso. CLASSIFICAO As incluses podem ser classificadas sob vrios aspectos, como por exemplo, quanto origem, composio qumica e propsito. ORIGEM So classificadas em exgenas e endgenas. a) Exgenas De origem externa, resultante da entrada de escria juntamente com o metal, da eroso mecnica do refratrio do forno ou do material do molde e de reaes qumicas entre o refratrio do forno e o metal e ou a escria. b) Endgenas De origem interna e resultantes de reaes qumicas, transformaes e precipitaes que ocorrem dentro de um metal. Como exemplos podem-se citar transformaes de xidos, sulfetos, fosfetos, nitretos e carbonetos, precipitao de cobre e de chumbo. COMPOSIO QUMICA So classificadas em no metlicas e metlicas. a) No metlicas Quando esto sob forma combinada como por exemplo: xido, sulfeto, fosfeto, nitreto e carboneto. b) Metlicas Quando esto sob forma de elemento puro, como no caso do chumbo e do cobre, inclusive a grafita nos aos grafticos e ferros fundidos. PROPSITO So classificadas em desejveis e indesejveis. a) Desejveis Quando so produzidas, propositalmente, com fim especfico, como no caso do chumbo e do sulfeto de mangans, para proporcionar melhoria da usinabilidade ou, como no caso do xido de alumnio, para evitar crescimento dos gros austenticos dos aos. Portanto, as incluses nem sempre so malficas. As incluses, s vezes, so criadas com o fim de impedir que certo tipo de incluso seja gerada, como o caso da adio do mangans ao ao, cujo enxofre nunca totalmente eliminado na sua elaborao, para formar o sulfeto de mangans e impossibilitar a formao do sulfeto de ferro, o qual provoca fragilidade a quente ou de impedir a formao de bolhas, que ocorrero no ao, caso no seja adicionado ao lquido um desoxidante, como por exemplo, o alumnio, a fim de fixar o oxignio do xido de ferro, formar a alumina e evitar que se uma ao carbono, cujo gs resultante poder ficar retido durante a solidificao.

b) Indesejveis Quando surgem no intencionalmente. FORMAO DE INCLUSES NO AO Sero abordadas, resumidamente, como algumas das incluses se formam no ao. Os xido surgem devido reao do oxignio, dissolvido no metal lquido, com o silcio, mangans e alumnio existentes ou por serem adicionados como desoxidantes, resultando os xidos de silcio, mangans e de alumnio, e evitando-se a reao do carbono com o oxignio dissolvido no ferro e consequentemente desprendimento de gases e possibilidade de formao de bolhas e ou porosidades. Os sulfetos so formados, porque o enxofre remanescente, por ser impureza difcil de total eliminao, reage com o ferro e mangans, resultando os sulfetos de ferro e mangans. Os fosfetos s ocorrem quando o teor de fsforo elevado, como 0,4%, com a formao do euttico fosforoso de partculas de fosfeto de ferro, Fe3P, sobre a matriz ferrtica saturada de fosfeto. A impureza fsforo de difcil eliminao e, normalmente, existe nos aos, porm em teores mximos permitidos e fica em soluo na ferrita. Os nitretos resultam da reao entre o nitrognio e o ferro, alumnio ou outro elemento, originando-se os nitretos de ferro, alumnio, etc..., que s ocorrem, quando o teor de nitrognio ultrapassa 0,001%, que o mximo da sua solubilidade na ferrita temperatura ambiente. Os carbonetos se formam pela unio do carbono com o elemento carbonetante, desde que ambos no fiquem em soluo, como no caso da cementita dos aos comuns, do carboneto de mangans no ao ao mangans e do carboneto de cromo no ao inoxidvel. A incluso de cobre s ocorre, porque ela no se combina com os elementos do ao, todavia necessrio que a sua solubilidade na ferrita exceda o limite mximo, que cerca de 1,3% a 850C e mais ou menos 0,35% desde 400C at temperatura ambiente, precipitando-se na matriz de ao. A incluso de chumbo existe no ao, porque ele no solvel no ferro lquido e slido, permanecendo disseminado na matriz de ao. INFLUNCIA As incluses exercem influencia sobre o metal, porque interrompem a matriz metlica, acarretam alta concentrao de tenses e so barreiras ao movimento atmico. A descontinuidade metlica favorece a fragilidade e a usinabilidade, as tenses localizadas acarretam aumento da energia interna e acelera a cintica das reaes, as barreiras inibem o crescimento dos gros, por dificultarem, mecanicamente, o movimento atmico intercristalino e tornam o metal mais resistente e menos dctil, por impedirem o deslocamento das discordncias. Por outro lado, as incluses, finamente dispersas no lquido, propiciam granulao fina, por agirem como stios nucleantes, acarretando velocidade de nucleao superior de crescimento. O efeito das incluses depende da sua composio, tamanho, forma, quantidade e distribuio.

As propriedades das incluses esto ligadas sua composio, podendo ser muito duras e frgeis, quando por exemplo, sob a forma de carbonetos e nitretos, ou de baixssimas durezas, como no caso do chumbo e da grafita. A influncia das incluses menos prejudicial s propriedades mecnicas do metal quando em menor quantidade, menor tamanho, mais homogeneamente distribudas e de forma esfrica, caso em que favorece a tenacidade, a resistncia ao ,impacto, a usinabilidade, etc., e a pea fica com menos tendncia fratura por fadiga. Quando segregadas, afetam mais propriedades do metal e a propenso ruptura por fadiga, devido sua natural no plasticidade e alta concentrao de tenses. Quando alongadas, por efeito de trabalho mecnico, acarretam propriedades anisotrpicas, reduzindo sensivelmente a ductilidade e a resistncia ao impacto transversal. O efeito malfico das incluses mais acentuado nos materiais duros do que nos moles, porque nestes poder ocorrer reduo da concentrao de tenses resultante de deformaes plsticas localizadas. Na elaborao do ao, as impurezas enxofre e fsforo so controladas, para evitar seus efeitos perniciosos. O sulfeto de ferro forma com o ferro um euttico de baixo ponto de fuso, 988C, que se localiza entre os gros. Quando o ao aquecido para ser deformado, esse sulfeto fica lquido, a coeso entre os gros austenticos afetada e ocorre a ruptura fcil do ao. a conhecida fragilidade quente. Afortunadamente, como o enxofre tem maior afinidade pelo mangans do que pelo ferro, evita-se a formao do sulfeto de ferro com adio de mangans ao ao, pela formao preferencial do sulfeto de mangans. Este sulfeto funde a cerca de 1600C e fica disseminado no ao, deformando-se e alongando-se, pela ao de trabalho mecnico a quente, quando adquire plasticidade. O fsforo fica em soluo na ferrita, endurecendo-a. acima de 0,1% identificado, por tornar a ferrita sombreada e o ao com granulao grosseira persistentes ao tratamentos trmicos para refin-lo, acarretando-lhe fragilidade temperatura ambiente, conhecida como fragilidade a frio. Teores mais elevados como 0,4%, podem propiciar a formao do euttico fosforoso, que se solidifica, aproximadamente, a 1050C e fica intergranular, causando ao ao maior fragilidade a frio, por ser duro, ou esboroamento quando deformado a essa temperatura ou a superiores, por estar lquido. CARTA PADRO So cartas que, por meio desenhos representativos de microtexturas, indicam os tipos, formas, tamanhos, quantidades e distribuio das incluses. Vrios so as cartas, porm a mais representativa das incluses mais comuns dos aos a JK, elaborada pela Jernkontoret Associao dos Siderrgicos Suecos e adotada pela ASTM E 45 46 T, e que divide as incluses nos tipos A, B, C, e D, desdobradas nas sries fina e grossa, com cinco esboos diferentes e numerados de 1 a 5, para cada srie. Os nmeros indicam quantidade de incluses por unidade de rea a 100x, sendo o 1 designativo de baixa e o 5 de alta porcentagem de incluses. O uso da carta, por no existir carta representativa para todos os tipos e formas de incluses, limitado aos tipos mais comuns de incluses nos aos, e, geralmente, no traduz o estado mdio do material.

Os tipos de incluses so identificados por meio de ensaio microscpio em corpo de prova polido e sem ataque. O sulfeto de mangans, sob forma poligonal globular, dendrtica, etc., ou alongamento por ao de deformao plstica a quente, tem colorao cinzenta-escura; o sulfeto de ferro amarelado e a superfcie, comumente, cncava; os xidos de alumnio so escuros e apresentam-se esparados ou, normalmente, grupados ou sob a forma de pequenas partculas esfricas; os silicatos so negros e ficam concentrados ou alongados e partidos pelo trabalho mecnica a quente.

Classificao Metalografica de Incluses - De acordo com a composio qumica : metlicas no-metlicas - De acordo com a origem : endogenas exogenas - De acordo com o efeito : desejveis indesejveis

Caractersticas Mecnica ( dureza , plasticidade ) Qumica ( dissoluo em determinada soluo ) Geomtrica ( forma e espessura ) Fsica ( colorao )

Mtodos de indentificao de incluses via metalografia tica : - Quadro comparativo ( aumento de 100X ) - Dissoluo por determinados reagentes - Avaliao da colorao

MicroconstituintesPropriedades dos constituintes dos aos Os constituintes bsicos dos aos so : A austenita (do nome do metalurgista ingls Robert Austen), nos aos comuns, s estvel acima de 727C; consta de uma soluo slida de carbono no ferro gama e apresenta uma estrutura de gros poligonais irregulares; possui boa resistncia mecnica e aprecivel tenacidade; no magntica. A ferrita (do latim ferrum) ferro no estado alotrpico alfa, contendo em soluo traos de carbono; apresenta tambm uma estrutura de gros poligonais irregulares; possui baixa dureza e baixa resistncia trao, cerca de 28 Kgf/mm2 (270 MPa), mas excelente resistncia ao choque e elvado alongamento. A cementita (do latim caementum) o carboneto de ferro Fe3C contendo 6,67% de carbono; muito dura (na escala Mohs ocuparia aproximadamente o lugar do feldspato), quebradia, responsvel pela elevada dureza e resistncia dos aos de alto carbono, assim como pela sua menor ductilidade. Possui estrutura cristalina ortormbica. A perlita (nome devido nuance de cores de madreprola que esse constituinte frequentemente apresenta ao microscpio) a mistura mecnica de 88,5% de ferrita e 11,5% de cementita, na forma de lminas finas (de espessura raramente superior a um milsimo de milmetro) dispostas alternadamente. As propriedades mecnicas da perlita so, portanto, intermedirias entre as da ferrita e da cementita, dependendo, entretanto, do tamanho das partculas de cementita. Sua resistncia trao , em mdia, 75 Kgf/ mm2 (740 MPa). A proporo de perlita num ao cresce de 0% para ferro at 100% para ao eutetide (o,77% de carbono), de modo que um ao com 0,5% de carbono, por exemplo, apresentar cerca de 65% de perlita. A martensita apresenta um reticulado tetragonal e sua dureza muito elevada, podendo atingir 65 a 67 Rockwell C. Sua resistividade trmica consideravelmente mais alta que a dos conglomerados ferrita-cementita, qualquer que seja o seu grau de disperso. Sua elevada dureza devido a diversos fatores como: - precipitao de particulas submicroscpicas de carboneto de ferro da soluo slida gama e reteno dessas partculas na forma de uma soluo slida supersaturada no reticulado do ferro alfa (formado no esfriamento) onde atuam como espcies de chavetas, impedindo o escorregamento; - distoro do reticulado; - tenses internas; - tamanho de gro muito pequeno.

A bainita, que formada na temperatura entre 550 e 200C, varia de aspecto, que vai desde um agregado de ferrita em forma de pena e carboneto de ferro muito fino, em torno de 450C, at um constituinte em forma de agulhas com colorao escura (em torno de 200C) e sua dureza varia de 40 a 60 Rockwell C. Na parte mais baixa do diagrama TTT, a bainita caracteriza-se pela excelente ductilidade e resistncia ao choque, com durezas elevadas, acima mesmo de 50 Rockwell C. A ledeburita um equilbrio de duas fases: austenita de um lado e cementita (Fe3C) do outro. Esse euttico cristalizado constitudo de um fundo de cementita com aproximadamente 6,7% de carbono e cristais dendrticos de austenita, contendo 2% de carbono. Nos ferros fundidos brancos, um constituinte formado de pequenos glbulos de perlita, sobre um fundo de cementita; por isso apresenta elevada dureza. Identificao Metalografica FERRITA - Soluo slida de carbono no ferro alfa - Origina-se na zona crtica - a forma estvel a temperatura ambiente. Identificao metalogrfica : - Apresenta-se ao microscpio como gros brancos com finos contornos pretos - Arranha e deforma-se facilmente - Arestas arredondadas - fortemente atrada pelo m CEMENTITA - Carboneto de ferro Fe3C - Chega a riscar o vidro Identificao metalogrfica : - Se apresenta como uma s massa e no mostra subdiviso em gros - No riscada , se apresenta precicpitada , forma um abaulamento - Possui cor amarelada - Brilho intenso - Forma bastonetes ou ndulos - Atacada com picrato de sdio em ebulio se torna escura diferenciando da ferrita. PERLITA - Agregado mecnico - Constituda por finas lamelas justapostas de ferrita e de cementita e que ocorre abaixo de 723oC

- As lamelas so mais ou menos paralelas podendo ser planas, curvas, ondeadas, etc... - O afastamento entre elas depende, entre outros fatores, da velocidade de resfriamento e do ngulo segundo o qual o gro de perlita cortado. - Dureza intermediria entre ferrita e cementita - Proporo de 1 de cementita para 6 de ferrita - Formas mais comuns lamelas ou granulos - Em determinadas condies pode apresentar-se sob outras formas Identificao metalogrfica : - Em aos com baixo carbono se localiza em geral nos contornos da ferrita, aumentando-se a %C este quadro vai se modificando at se tornar o constitunte principal. - So envolvidos ou quase, por rede de ferrita ou cementita - Possui colorao marrom, verde ou preta, dependendo do ataque (reagente e tempo), aumento de observao e estrutura da perlita - As lamelas s podem ser vistas com apliaes de mais de 200 X - Forma gros.

TexturasOs materiais metlicos, apresentam os seguintes tipos de texturas : - reticular - granular - alinhada - acicular ou widmanstatten - encruada - descarbonetada - queimada - martenstica - esferoidizada - bruta de fuso

Metalografia Quantitativa Proporo de Fases)

(Tamanho

de

Gro

e

A metalografia quantitativa vem se firmando cada vez mais como uma tcnica experimental de grande utilidade tanto no estudo de fenmenos metalrgicos como na caracterizao das microestruturas e sua correlao com as propriedades mecnicas. A metalografia quantitativa uma ferramenta extremamente til no estudo de fenmenos metalrgicos, gerando informaes que eventualmente podem embaar o correto dimensionamento de processos industriais. A seguir, alguns exemplos da aplicao desta tcnica no estudo de fenmenos metalrgicos. - recristalizao e crescimento de gro: determinao do tamanho e da superfcie especfica dos gros cristalizados, bem como medida da frao recristalizada, aps laminao a quente ou tratamento trmico; - precipitao: determinao de frao volumtrica, tamanho e grau de disperso dos precipitados; - transformao de fases: determinao de frao volumtrica e dureza de fases como auxlio na determinao de diagramas TRC ou aps a laminao a quente de aos bifsicos; - solidificao: determinao da morfologia da grafita e da microestrutura dos ferros fundidos em termos gerais. Quanto caracterizao da microestrutura e sua correlao com as propriedades mecnicas, h mais de uma dcada esto sendo feitos estudos sistemticos, particularmente no aso dos aos. Tais trabalhos so de fundamental importncia, pois no s a dureza e as fraes das fases presentes na microestrutura definem a resistncia mecnica e a dutilidade do material: a morfologia ou formato das fases, bem como a natureza e a densidade dos contornos presentes podem atuar de maneira fundamental. Dentro desta linha de pesquisa h estudos voltados para diversos tipos de aos: - microligados: relao entre resistncia mecnica, dutilidade e propriedades de impacto em funo do tamanho de gro ferrtico e frao volumtrica de perlita; - bifsico dual phase: caracterizao topolgica da microestrutura dual; relaes estatsticas entre as propriedades mecnicas e o tamanho de gro e frao volumtrica das fases; modelamento matemtico da microestrutura e propriedades mecnicas; relaes estatsticas entre o espaamento da segunda fase e sua frao em volume como o coeficiente de encruamento do material; - incluses no metlicas: determinao do grau de limpeza do ao, caracterizando a frao em volume e a morfologia das incluses no metlicas xidos, sulfetos, nitretos que ele possas conter. As amostras podem ser analisadas em termos de:

- frao volumtrica de fase - tamanho de gro da microestrutura Normalmente a microestrutura varia estatisticamente de um ponto a outro da amostra que est sendo analisada. Logo, para que o valor final do parmetro em estudo tenha significado estatstico, necessrio que ele seja calculado a partir da mdia de um nmero mnimo de observaes ou campos metalogrficos - , o qual funo grau de flutuao estatstica das medidas na microestrutura e da preciso desejada. Frao Volumtrica A determinao da frao volumtrica de uma fase particular presente na microestrutura feita atravs da aplicao de uma rede sobre a imagem da microestrutura, e contando-se o nmero de pontos coincidentes entre a rede e a fase em estudo. Essa contagem pode ser feita em fotos ou diretamente no microscpio. A frao volumtrica da fase calculada a partir da mdia do quociente do nmero de pontos total da rede a partir das diversas medidas efetuadas. Tamanho de gro da microestrutura A determinao do tamanho feita atravs da sobreposio de uma linha-teste sobre a imagem da microestrutura em estudo e contando-se o nmero de intersees dos contornos de gro da microestrutura com ela. Essa linha-teste pode ser um segmento de reta ou um crculo, com comprimento conhecido. Recomenda-se o uso de crculos quando se quer evitar o efeito da orientao preferencial dos gros, minimizando-se desta forma o erro estatstico produzido.

Determinao da Frao Volumtrica por Contagem Manual de Pontos segundo a Norma ASTM E - 562OBJETIVO : Quantificar as partes presentes , devido as propriedades estarem ligadas a microestrutura . Pode-se avaliar a anisotropia analisando a seo normal, transversal e longitudinal .

PRINCPIO : Coloca-se uma rede de pontos (grade) sobre a imagem de uma campo de uma amostra metalogrfica que est sendo projetada na tela de uma microscpio tico.

PROCEDIMENTO :

A - Estime visualmente o percentual do constitunte ou fase que ser contada. B - Selecione a grade adequada de acordo com a frao estimada da fase avaliada. * 1) Na prtica, observamos o tamanho (pequena ou grande), a distribuo (muito ou pouco) e a concentrao (aberta ou fechada) da fase, colocamos o melhor aumento para visualizar a fase, onde a mesma no pode tocar dois pontos da grade.

2) Tendo a grade j determinada colocamos um aumento que proporcione boa visualizao. 3) Ideal ter uma grade de 25 e outra de 49 pontos no mnimo. C - Coloque a grade escolhida na tela do microscpio e selecione o aumento a ser utilizado de forma que dois pontos no toque uma mesma fase. Com o aumento adequado, o tamanho do constitunte deve ser aproximadamente a metade da distncia entre os pontos da grade. D - Selecione o nmero de medidas para um intervalo de confiabilidade de 95% O mnimo de campos contados deve ser de 30 (Pode-se na prtica executar-se 10) E - Conte e anote o nmero de pontos da grade que estiverem sobre o constitunte como 1 e os que carem na interface como 0,5 (meio) . Em caso de dvida considere sempre como meio . F - Divida o nmero encontrado no item anterior pelo nmero total de pontos da grade . Obtendo a frao volumtrica parcial. G - Some os resultados, e tire a mdia aritmtica x 100 , obtendo o resultado final em (%)

Determinao do Tamanho de Gro Mdio segundo a Norma ASTM E - 112OBJETIVO : Utilizando o mtodo das intersees, executamos uma anlise linear de nmero de objetos por tamanho da linha teste .

1 ) Anlise de uma Fotomicrografia A) B) C) D) E) F) Geralmente uma foto 10 X 15 Ataque deve ser perfeito sem mascarar o gro Os contornos bem definidos O comprimento da linha teste, geralmente de 100 mm Dividir o resultado em ( mm ) pelo aumento da foto. Equao Bsica :

NL = LT / P = mm P = nmero de intersees LT = comprimento da linha teste G ) Nmero de contagens de 20 50 (na prtica de 5 10) * Comeando ou terminando no meio do gro contar 0,5 (meio), quando for ponto trplo considerar 1,5 (um e meio) e quando for ponto quadruplo considerar como 2 (dois). Evitar sempre as polijunes . H ) Transformar em cm e entrar na frmula ASTM

2.) Anlise com uma Ocular com Linha Teste Impressa (padronizada)

1 mm

A ) Determinar o dimetro mdio do gro B ) Escolhemos o aumento que melhor nos mostra o contorno de gro e um campo bom para contagem C ) O nmero de intersees em uma linha deve ser de 20 30 pontos D ) O nmero de medidas deve ser de 10 20 E ) Equao bsica : d = LT / P x M = do gro em mm em um campo LT = comprimento da linha teste P = nmero de pontos contados M = aumento utilizado F ) Tamanho de gro mdio (todas as medidas) da amostra TG = Nc / = mm Nc = nmero de campos obtidos (medidos) = somatrio das medidas feitas (pode ser feita por mdia aritmtica) G ) Transformar em cm e entrar na frmula ASTM

3 ) Anlise pelo Mtodo de Determinao da Linha Teste A) Ocular em Cruz

B) Escala Micromtrica 1 / 0,01 mm C) Escolher o aumento onde no mnimo 20 pontos se encontre dentro da linha teste (limite da ocular) D) Determinar com a escala micromtrica o tamanho da linha teste para um determinado aumento que deve ser constante E ) Equao bsica : Princpio d = LT / P x M

LT = comprimento da linha teste P = nmero de intersceptos M = aumento F ) Eliminamos LT e M conforme o item ( D ) transformando na equao seguinte : TG = TMED. X LT / = tamanho de gro em mm ( do gro ) TMED. = total de campos medidos LT = tamanho da linha teste = somatrio (mdia aritmtica) dos valores contados (pontos) na horizontal e vertical . G ) Transformar em cm H ) Clcular o tamanho de gro pela ASTM segundo a frmula G = - 10,0 - 6,64 log d d = TG Tamanho de Gro ABNT / ASTM

TG

mdio do gro ( mm ) 0,36 0,25 0,18 0,125 0,09 0,065 0,045 0,032 0,022 0,016 0,011 0,008 0,0056 0,0040 0,0028

comprimento mdio do intercepto ( mm ) 0,32 0,226 0,16 0,113 0,080 0,056 0,04 0,028 0,020 0,014 0,010 0,007 0,0050 0,0035 0,0025

gros / mm2

gros / mm3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

7,75 15,5 31,8 62,0 124 248 496 992 1980 3970 7940 15870 31700 63500 12700

17,3 48,8 138 391 1105 3126 8842 25010 7070 20 x 104 56 x 104 16 x 105 45 x 105 13 x 106 36 x 106

Avaliao do teor de carbono pela micrografiaMtodos : 1 - Por comparao 2 - Grfico 3 - Matemtico Por Comparao : Confeccionar um quadro comparativo : a) Analisar as asmostras previamente para verificao % C b) Preparar as amostras recozidas , e atacar com nital 3% c) Fotografar com aumento real de 100X Comparar as amostras recozidas ou normalizadas em aumento de 100 X

Mtodo Grfico : Avaliar por estimativa ou por grade de pontos as quantidades de perlita e ferrita. Executar a leitura no grfico.

Mtodo Matemtico : Avaliar por estimativa, comparao ou por metalografia quantitativa as porcentagens de ferrita, perlita ou cementita. Entrar com os valores nas frmulas correspondentes : Para estruturas com ferrita + perlita % C = X . 0,02 + Y . 0,77 Para estruturas com perlita + cementita % C = X . 0,77 + Y . 6,67

MicrodurezaDureza Vickers Como se sabe, o ensaio de dureza Vickers consiste em se aplicar, sob uma carga preestabelecida, um penetrador piramidal sobre a superfcie polida do material em estudo. A impresso, assim, tem o aspecto de uma pirmide, e o valor de dureza calculado a partir da mdia das duas diagonais de sua base, que forma um losango regular. Essas diagonais so medidas atravs de uma ocular presente na mquina de dureza. A magnitude da carga a ser aplicada no ensaio funo da dureza do material em estudo, gerando uma impresso regular, sem deformao e com tamanho adequado para medio atravs da ocular da mquina. Obviamente, para um mesmo material, quanto maior o valor da carga maior ser a impresso produzida. A seleo do valor de carga permite ainda a medio da dureza de fases discretas da microestrutura, que devem ser reveladas previamente atravs de polimento e ataque metalogrfico. Neste caso, o valor da carga tem de ser pequeno 25 a 50g, ou at menos. A dureza assim medida representa um grande auxlio na identificao de fases ou dos mecanismos metalrgicos que a geraram. O programa requer os seguintes dados: carga utilizada, e para cada ensaio, o tamanho das duas diagonais da impresso.

Microdureza ASTM E 384 A microdureza a medida da dureza de formaes microscpicas ou cristais de metais e sees extremamente delgadas. O processo consiste em trazer a superfcie do material altamente polida e/ou atacada para baixo de uma ponta de diamante, lapidada com preciso, em trs factas, formando entre si um ngulo slido, reto, sendo o ponto de interseo a ponta de trabalho, sob a presso determinada de 3 gramas, para os casos comuns, e 9 gramas para materiais duros, durante um tempo de 15 segundos. Para se obter o resultado, mede-se com preciso a largura da impresso, pelo uso de um microscpio ptico perfeitamente calibrado. Assim se verifica que a dureza inversamente proporcional ao quadrado da largura do corte. Matematicamente, isto expresso pela frmula : K = -2 . 104 na qual K representa a microdureza e a medida da largura da impresso, em microns. A frmula multiplicada por 10 elevado quarta potncia para evitar decimais longas. O ensaio de dureza um controle indispensvel no exame e seleo de materiais. O mtodo de microdureza Vickers o mais usado para o estudo das fases de uma estrutura, geralmente trabalhando com cargas que oscilam entre 0,005 a 0,2 Kg. Este mtodo est baseado na resistncia que um material oferece penetrao de uma pirmide de diamante de base quadrada e ngulo entre faces de 136, sob uma determinada carga. O valor da dureza Vickers (HV) o quociente da carga aplicada F pela rea de impresso S : HV = F / S Para a medio da microdureza a amostra preparada colocada na platina do microscpio, a carga de ensaio selecionada e ento aplicada sobre a rea de medio por cerca de 10 a 30 segundos. O penetrador retirado,

fazendo-se ento a medio das diagonais da penetrao. O resultado obtido desta medio plotado na frmula seguinte ou lido diretamente em tabelas.HP = 2 P . sen Q 2 2 Kg / mm 2

Esta frmula pode ser ainda expressa como :HV = 1854 x P kg/mm 2 2 d

onde : P carga aplicada em Kg d mdia do comprimento da diagonal em mm Considerando o aspecto matemtico deve-se tambm computar o valor de Z , que definido como uma diminuta aresta no maior que 1 micron localizada no vrtice da pirmide de diamante. Quando este valor considerado, o resultado da medio da microdureza obtida difere ligeiramente da expresso simplificada. A frmula incluindo o valor de Z dada como :HV = 1854 x P Kg/mm 2 2 2 (d -Z )

onde : Z o comprimento da aresta em mcrons.