Apostila Metalografia(Revisada)

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Metalografia

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1- MACROGRAFIA

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Laboratrio de Metalografia e Ensaios dos Materiais

METALOGRAFIAIntroduoMetalografia o ramo da metalurgia que estuda as estruturas, as propriedades dos metais e suas ligas, e relaciona a composio qumica com as propriedades fsicas e mecnicas.O exame metalogrfico procura relacionar a estrutura do material com as propriedades fsicas e com o processo de fabricao, sendo que este exame pode ser: Macrogrfico Microgrfico

1- MACROGRAFIA1.1 ObjetivoObter uma informao ampla da pea, facilitar a micrografia e determinar a regio crtica para anlise detalhada.A macrografia consiste 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. Algumas das heterogeneidades mais comuns nos metais: Vazio, causado pelo resfriamento lento;

Forma Irregular de segregaoSegregao, causadas pelas impurezas e outros metais; Dendritas, formao de gros de vrios tamanhos;

Trincas, devido s tenses excessivas no resfriamento; Regies alteradas termicamente na soldagem;

Estrutura colunar devido ao processo de soldagem e solidificao aps fuso;

1.2 Seleo da amostra1.2.1 Cuidados a observar:Saber o que realmente o cliente deseja e o fim a que se destina a peaEm 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.

1.3 Preparao da amostraa) Escolha da seco a ser estudada;

Defeitos e possveis causas durante a operao de corte

b) Preparao da superfcie (lixamento/polimento);c) Ataque com reagente qumico adequado;d) Interpretao dos resultados;e) Documentao;Escolha da seco:I- Transversal (Macro) 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;II- Longitudinal (Macro) Processos de fabricao; Anlise de cordo de solda; Caldeamento;

Preparao da superfcieCuidados: Mudana da estrutura; Aquecimento no superior a 100C; Presso excessiva (encruamento); Lixamento; Ataque qumico.Obs.: Em funo de variaes estruturais ou qumicas o material ser mais ou menos atacado.

Embutimento A 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. A 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 e presso do trabalho; Tempo de aquecimento e refrigerao do equipamento. Lubrificao; Granulometria;LixamentoObjetivo Eliminar as imperfeies da superfcie da amostra (ex.: oxidao, rebarbas, arranhados profundos, etc.).Pode ser, de acordo com:- Operao (manual ou mecnico)- Meio (a seco ou mido)Para a preparao de uma superfcie plana, isenta de deformaes plsticas e mecnicas necessrio um correto lixamento, deve-se comear da lixa mais grossa para a mais fina, mudando a direo do lixamento em 90.

O ataqueObjetivo:Revelar a microestrutura e os constituintes da amostra, possibilitando maior entendimento das suas propriedades.O ataque pode ser por: Imerso Aplicao Impresso direta (Impresso de Baumann) Quanto ao tempo: Longo ou profundo Rpido ou superficial Quanto temperatura: A frio A quente

Interferncias 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);

Principais reagentes para a macrografia:I. Iodo;II. Acido Sulfrico;III. Heyn (Cloreto Cupro-Amoniacal);IV. Acido clordrico;V. Fry (Acido clordrico + gua + Cloreto Cprico)

Principais reagentes para a micrografiaNota: 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 parecer um desenvolvimento da estrutura, depende da composio e condies estruturais do metal ou da liga.

1.11 Tempo de AtaqueI. 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;II. Controle conveniente do tempo de ataque para que se produza um grau de contraste apropriado entre os diferentes componentes da estrutura.III. Limpeza da superfcie atacada.OBS: 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 dias.

1.12 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 superior, 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.INTERPRETAO DOS RESULTADOS (Macro)Quando a estrutura ataca mais: Regies encruadas; Regies temperadas ou temperadas e revenidas; Granulao grosseira;Quando a composio qumica ataca 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;IDENTIFICAOTcnica de polimento, repolimento e ataque, servem 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; Regio encruada retira-se todo o ataque, com o polimento;

11.2 Interpretao das MicrografiasA correta interpretao das texturas que ocorre nos materiais matria que requer larga experincia do operador. Dentre as inmeras estruturas, citamos:

11.2.1. Inclusesa) FsforoLocaliza-se na ferrita e somente pode ser observada ao microscpio quando o seu teor estiver acima de 1%. Forma estrias claras, pois expulsa o carbono dessas regies. A presena de fsforo causa fragilidade aos aos e tambm melhora a usinabilidade;

b) EnxofreForma sulfeto de mangans a 1100oC, apresentando-se sob a forma de polgonos, glbulos ou formas arborescentes de colorao cinzenta. O sulfeto de ferro geralmente no aparece nos aos comuns; caso acontea, ter colorao amarelada. A presena de enxofre nos aos facilita a usinabilidade.

c) MangansSemelhante ao enxofre

d) SilcioO silcio no detectado ao microscpio.

e) AlumnioUsado como desoxidante nos aos. Forma com o oxignio Al2O3 (alumina) que se apresenta ao microscpio sob a forma de partculas negras esparsas ou agrupadas.

11.2.2. Microconstituintes

a) FerritaSoluoslida de carbono noferro alfa- Origina-se na zona crtica- a forma estvel a temperatura ambiente.Apresenta-se ao microscpio em gros claros com finos contornos pretos.Identificao MetalogrficaApresenta-se ao microscpio como gros brancoscom finos contornos pretos. Arranha e deforma-se facilmente- Arestas arredondadas. fortemente atrada pelo m

b) CementitaCarboneto de ferro Fe3C Apresenta-se clara com contornos pretos, chega a riscar o vidro.Identificao metalogrfica Apresenta-se como uma s massa e no mostra subdiviso em gros. No riscada, se apresenta precipitada, forma umabaulamento. Possui cor amarelada. Brilho intenso. Forma bastonetes ou ndulos. Atacada com picrato de sdio em ebulio se torna escura diferenciando da ferrita.

c) PerlitaCorresponde a lamelas de ferrita (88%) e cementita (12%). As lamelas podem ser planas, curvas ou ondeadas. A perlita se apresenta escura ao microscpio. Agregado mecnico e que ocorre abaixo de 723oC (Linha A1).As lamelasso 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 ecementita. Proporo de 1 de cementita para 6 de ferrita. Formas mais comuns lamelasou grnulos. Em determinadas condies pode apresentar-se sob outras formas.

Identificao metalogrficaEm 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 constituinte princip