UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

PREPARAÇÃO E ANÁLISE MICROESTRUTURAL

DETERMINAÇÃO DE TAMANHO DE GRÃO

GABRIEL DE FREITAS MAGALHÃES TODRIGUES RA:11021513

JOSÉ LUCAS DE SOUZA BARROS RA:21006911

LEONARDO ALMEIDA BARBOSA RA:11031512

OZEIAS DIAS MENEZES RA:11068811

SANTO ANDRÉ

2015

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1 INTRODUÇÃO

O termo metalografia, pode ser definido como o estudo das

características estruturais ou da constituição dos metais e suas ligas, afim de

relacioná-las com suas propriedades físicas, químicas e mecânicas. (1) A análise

metalográfica é a ciência desenvolvida e aplicada na caracterização de materiais,

utilizando técnicas especiais de preparação, revelação, interpretação e

documentação da microestrutura dos metais, ligas e outros materiais de engenharia.

(2)

O tamanho de grão de um material policristalino, tem efeito direto

sobre seu comportamento mecânico. Em geral, nos metais, quanto menor o

tamanho de grão, mais altos serão os limites de escoamento e resistência à tração e

dureza. Analogamente, metais com granulometria mais grosseira terão maior

ductibilidade. (3)

2

2 OBJETIVOS

-Compreender técnicas básicas de preparação de amostras para

análise microestrutural (também conhecida como preparação metalográfica);

-Analisar amostras em microscópio óptico de luz refletida;

-Determinar o tamanho de grão de uma amostra policristalina.

3

3 MATERIAIS

- Amostra de aço carbono 1010;

- Baquelite vermelha;

- Cortadora do tipo cut-off;

- Prensa de embutimento a quente;

- Lixadoras de diferentes granulações;

- Politriz;

- Nital 3%;

- Alumina.

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4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.1 Procedimento Observado

A preparação metalográfica consistiu as seguintes etapas:

- Etapa 1: Corte da amostra em cortadeira do tipo cut-off (atentar ao

correto manuseio e uso de fluido refrigerante afim de não aquecer demasiadamente

a amostra, evitando assim variações na estrutura a ser observada);

- Etapa 2: Embutimento da amostra em baquelite em embutidora a

quente (controlar constantemente a pressão – entre 100 e 150 Kgf/cm2 – para

garantir uma correta conformação do baquelite). Esta etapa é extremamente

importante pois facilita o manuseio de pequenas peças e evita o abaulamento dos

corpos de prova durante as etapas de pré-polimento;

- Etapa 3: Lixamento com lixas com abrasivo de carbeto de silício

(SiC) de granulação 220, 320, 400 e 600. Nesta etapa, deve-se atentar à devida

limpeza das lixas e da amostra quando do trocar de lixa, afim de evitar riscos e

danos a amostra;

-Etapa 4: Polimento sobre disco giratório com pano de polimento de

feltro e suspensão de alumina com granulometria de 1 µm. Esta etapa serve para

obtenção de uma superfície isenta de riscos.

-Etapa 5: Ataque para relevação de microconstituintes: a superfície

polida da amostra foi imersa em solução de Nital 3%, afim de atacar os bordos de

grão e assim possibilitar a visualização no microscópio. Após o ataque (em média 10

segundos) a amostra foi lavada imediatamente em água corrente afim de

interromper a reação. Em seguida foi limpa com um algodão embebido em álcool e

depois seca com jato de ar quente. (4)

4.2 Procedimento efetuado

5

Observação da microestrutura e determinação do tamanho do grão.

Utilizando um microscópio óptico de luz refletida, a amostra foi

observada utilizando o aumento de 200x para aquisição da imagem e um software

específico (BELView).

Foram fotografadas 3 distintas regiões sobre a superfície de cada

corte da amostra observada (corte longitudinal e transversal).

O valor do tamanho de grão foi determinado em todas as 6 regiões

fotografadas, utilizando o método do intercepto, baseado na norma ASTM E-112 (5),

aqui descrito:

O número de grão ASTM(G) é definido como:

n=2G−1 (1)

Na equação (1), n é o número médio de grãos por polegada

quadrada para uma ampliação de 100 vezes. O método mais empregado para

determinação do tamanho de grão segundo a norma ASTM E-112 é conhecido como

método do intercepto. Neste método linhas retas ou círculos são traçados sobre uma

região da microestrutura do material policristalino e faz-se a contagem do número de

intersecções com contornos de grão (P) ou do número de grãos interceptados pela

linha traçada (N). O número de intersecções por unidade de comprimento é, então,

determinado dividindo-se o valor de P ou N pelo comprimento linear da reta ou

circulo traçados sobre a região da microestrutura do material. Obtém-se, assim, o

valor de PL ou NL. O valor inverso de PL ou NL é chamado de comprimento de

intercepto linear (ou intercepto linear médio), l, definido pela equação (2):

l= 1PL

= 1N L

O parâmetro l é relacionado ao número de tamanho de grão ASTM

(G) por meio da equação (3):

G=−6,644.¿

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Neste trabalho, foi desenhada um círculo com diâmetro de 100mm

em cada uma das regiões fotografadas. Depois foram contados o número de grãos

(N) interceptados pelo círculo e então calculado o número de intersecções por mm

(NL), dado pela seguinte relação:

N L=N∗Mπ∗D

Sendo D o diâmetro do círculo e M o aumento utilizado, neste caso,

200 x.

5 RESULTADOS E IMAGENS

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6 CÁLCULOS

8

7 APLICAÇÃO PRÁTICA

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REFERÊNCIAS

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1 ROHDE, R. A. Metalografia: Preparação de Amostras-Uma abordagem prática. 3. ed. Santo Ângelo: URISAN, 2010.

2 METALAB. Metalografia Quantitativa e Macrografia Digitais. Disponível em <http://www.metalab.com.br/analise-de-materiais/metalografia-quantitativa-e-macrografia-2/>. Acesso em 30 out. 2015.

3 CALLISTER, W. D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. 7. ed. Nova Iorque: LTC, 2008.

4 BAPTÍSTA, L. B. B. et al. O Ensaio Metalográfico no Controle da Qualidade. Disponível em <http://www.spectru.com.br/ensaio_metal.pdf> . Acesso em 30 out. 2015.

5 ASTM E112 - 96.Standard Test Methods for Determining Average Grain Size. ASTM International, 2004.