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Metalografia
Aline Aguiar Ferrer Santiago
Metalografia
Estudo dos Materiais
É fácil avaliar a importância dos materiais em relação
à existência e à evolução da espécie humana. Não é
necessário aprofundar tal exame para se perceber que
inúmeras etapas do desenvolvimento do homem foram
marcadas pela variedade de materiais por ele utilizado.
Metalografia
Desde o início da civilização os materiais são usados
com o objetivo de permitir e melhorar a vida do ser
humano.
Pré-história:
- Sílex lascado,
- Pedra polida,
- Barro ( uso do fogo e fabricação de peças cerâmicas).
Metalografia
Ciência e Engenharia dos Materiais
Tal área de estudo analisa o comportamento dos
materiais no tocante as suas partículas sub-atômicas,
aos seus átomos, aos seus arranjos atômicos e,
finalmente, ao nível macroscópico.
Geralmente, esta área do conhecimento trata os
materiais em função de suas composições químicas, da
natureza e disposições de seus átomos no espaço e da
influência dos processos de transformação em suas
propriedades e características.
Metalografia
A possibilidade de transformar um material maleável
em outro com propriedades mecânicas totalmente
diferentes marcou o início da ciência e engenharia dos
materiais. Nessa mesma época, o uso do barro
reforçado com vigas de madeira e palha, que constitui
um material compósito, possibilitou a construção de
casas. Com a descoberta dos metais, finda-se a idade da
pedra e inicia-se a idade dos metais.
Inicialmente, o homem empregou o cobre em
substituição à pedra. Para refinar e moldar
apropriadamente esse metal, foi utilizado o fogo, o que
deu origem à metalurgia.
Metalografia
A baixa resistência mecânica do cobre estimulou
alternativas para se produzir um material mais
resistente, o que levou à mistura desse metal,
inicialmente com o arsênio e depois com o estanho, o
que resultou no bronze.
Metalografia
Ainda na pré-história, o homem processou e utilizou
ferro na confecção de ferramentas, armamentos e
utensílios. Milhares de anos mais tarde, o
desenvolvimento de novos processos de produção dos
aços e dos ferros fundidos permitiram a viabilização da
revolução industrial.
Neste século, o desenvolvimento dos materiais
poliméricos, compósitos avançados, das cerâmicas de
engenharia, dos aços inoxidáveis, dos materiais
semicondutores, dos biomateriais, permitiram avanços
significativos em inúmeras áreas, como na medicina,
odontologia, indústria aeroespacial, eletrônica,
automobilística, naval e mecânica.
Metalografia
• Ciência dos Materiais
Está associada ao desenvolvimento e geração de
conhecimento fundamental sobre os materiais, tentando
compreender o comportamento dos materiais em função
de sua estrutura interna e dos processos utilizados em
seu processamento.
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• Engenharia dos Materiais
Está ligada à utilização do conhecimento
fundamental sobre os materiais, na viabilização e
otimização de processos de transformação dos materiais
em produtos finais.
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• Seleção de Materiais
Na concepção e fabricação de um novo produto
manufaturado, a etapa associada à seleção apropriada
dos materiais que o constituirão e ao planejamento do
processo de fabricação a ser empregado é fundamental.
Esta etapa está associada a fatores como o ambiente de
operação, os níveis de solicitação mecânica presentes,
as temperaturas de trabalho ou ainda, a necessidade de
obter-se um produto com custos reduzidos.
Metalografia
A concepção desse produto exige que o responsável
pela mesma, tenha noção da estrutura interna dos
materiais, pois esse conhecimento aos níveis atômico e
sub-atômico permite prever o desempenho do material
em serviço, bem como permite controlar suas
características, dentro de certos limites.
Existem vários critérios nos quais a decisão final por
um determinado material é normalmente baseada. Antes
de tudo, as condições em serviço devem ser
caracterizadas, uma vez que estas ditarão as
propriedades requeridas do material. Somente em
ocasiões raras um material possuirá uma combinação
máxima ou ideal de propriedades. Assim pode ser
necessário perder uma característica para ter uma outra.
Metalografia
Outra consideração a ser feita na seleção é qualquer
perda de propriedades dos materiais que pode ocorrer
durante operação em serviço. Por exemplo, significativas
reduções da resistência mecânica podem resultar da
exposição a temperaturas elevadas ou ambientes
corrosivos.
Porém, geralmente a consideração mais importante é
a da economia. O quanto o produto acabado custará.
Pode-se encontrar um material que tenha um
conjunto ideal de propriedades mas seja
demasiadamente caro. Deve-se considerar também o
custo de fabricação para produzir o equipamento,
componente ou acessório desejado.
Metalografia
Quanto maior for a familiaridade com
as várias características e correlações
estrutura-propriedade, bem como técnicas
de processamento de materiais, tanto
mais eficiente e confiável ele ou ela será
para fazer escolhas sensatas de materiais
baseadas nestes critérios.
Metalografia
•Classificação dos Materiais
Os materiais empregados industrialmente podem ser
classificados no tocante a características particulares
ligadas à constituição e arranjos de seus átomos. Tal
classificação permite que os materiais sejam agregados
em três classes principais:
• Materiais metálicos,
• Materiais cerâmicos e
• Materiais poliméricos.
Metalografia
Um estudo mais abrangente deve incluir um outro
tipo, que exibe, atualmente, grande importância
tecnológica: os materiais compósitos, também
denominados de materiais conjugados.
Em adição, existem outro grupo de material
importante na engenharia: os semicondutores.
Metalografia
•Materiais Metálicos
São substâncias inorgânicas compostas por um ou
mais elementos metálicos e podem também conter
elementos não-metálicos, como o oxigênio, carbono e
nitrogênio.
A principal característica dos materiais metálicos está
relacionada à forma ordenada com que os seus átomos
estão arranjados no espaço, o que pode ser melhor
sintetizado pelo termo “estrutura cristalina”. Em função
do arranjo atômico, os materiais metálicos apresentam,
em geral, boa resistência mecânica e podem ser
deformados permanentemente sob a ação de forças
externas. Além, disso, como resultado das ligações
metálicas, eles são bons condutores de calor e
eletricidade.
Metalografia
Os metais são vitais para indústria moderna, pois seu
uso ocorre em uma gama de aplicações
excepcionalmente diversificada, da indústria de
microeletrônica à automotiva.
Dentre os materiais metálicos, destacam-se as ligas
de alumínio, largamente empregadas na construção de
aeronaves, as ligas de titânio usadas na confecção de
implantes ortopédicos e as superligas de níquel,
apropriadas para fabricação de componentes para
operação em temperaturas elevadas.
Metalografia
Metalografia
•Materiais Cerâmicos
Os materiais classificados como cerâmicos envolvem
substâncias altamente resistentes ao calor e no tocante
à estrutura atômica, podem apresentar arranjo ordenado
e desordenado, dependendo do tipo de átomo envolvido
e à forma de obtenção do material. Esses materiais são
constituídos por elementos metálicos e não metálicos,
formando reações químicas covalentes e iônicas. Em
função do arranjo atômico e das ligações químicas
presentes, os materiais cerâmicos apresentam elevada
resistência mecânica, alta fragilidade, alta dureza,
grande resistência ao calor e, principalmente, são
isolantes térmicos e elétricos.
Metalografia
Nas últimas décadas, uma gama bastante variada de
novos materiais cerâmicos foi desenvolvida. Tais
materiais caracterizam-se, principalmente, pelo controle
de suas composições, das dimensões de suas partículas
e do processo de produção dos componentes. Como
resultado desse procedimento, é possível produzir
dispositivos de alta resistência mecânica e resistentes a
temperaturas elevadas, o que possibilita a aplicação dos
mesmos em máquinas térmicas, onde o aumento do
rendimento está ligado ao aumento da temperatura de
trabalho.
Metalografia
Com relação ao comportamento mecânico, os
materiais cerâmicos são duros mas muito frágeis.
Exemplos: a alumina, a sílica, o nitreto de silício, a
zircônia e o dissiliceto de molibdênio, todos
caracterizados como materiais cerâmicos de engenharia.
Metalografia
Rolamentos de esferas cerâmicos.
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• Materiais Poliméricos
Os materiais poliméricos, apesar de abrangerem
diversos materiais classificados como naturais,
envolvem ainda aqueles de natureza sintética e artificial.
Grande parte desses últimos tiveram sua utilização
viabilizada a partir da década de 20, com os avanços da
química orgânica.
A principal característica que diferencia os materiais
poliméricos dos outros tipos de materiais está
relacionada à presença de cadeias moleculares de
grande extensão constituídas principalmente por
carbono. O arranjo dos átomos da cadeia molecular
pode levar a mesma a ser caracterizada como linear,
ramificada ou tridimensional.
Metalografia
Embora esses materiais não apresentem arranjos
atômicos semelhantes ao cristalino, alguns podem exibir
regiões com grande ordenação atômica (cristalinas)
envolvidas por regiões de alta desordem (não-cristalina).
Devido à natureza das ligações atômicas envolvidas, a
maioria dos plásticos não conduz eletricidade e calor.
Além disso, em função do arranjo atômico de seus
átomos, os materiais poliméricos exibem, em geral,
baixa densidade e baixa estabilidade térmica. Tal
conjunto de características permite que os mesmos
sejam frequentemente utilizados como isolantes elétrico
ou térmico ou na confecção de produtos onde o peso
reduzido é importante.
Metalografia
Um dos materiais poliméricos mais versáteis é o
polietileno, com um número de aplicações industriais
bastante amplo.
Outros exemplos de materiais poliméricos incluem
os poliuretano, que é usado na fabricação de implantes
cardíacos ou a borracha natural utilizada na fabricação
de pneus.
Metalografia
Automóvel experimental projetado pela Chrysler com carroceria
produzida em uma única peça de plástico, o que pode resultar em
reducão de até 25% de seu preço final .
Metalografia
Conexões e acessórios em metal e polímero (teflon)
Metalografia
•Materiais Compósitos
Os materiais compósitos, também denominados de
materiais conjugados, podem ser descritos como a
combinação de dois ou mais diferentes materiais, o que
resulta em propriedades não apresentadas pelos
constituintes individuais. Além disso, os materiais
constituintes do material compósito não dissolvem um
no outro e exibem uma interface bem definida entre
eles.
Esses materiais podem ser divididos em materiais
compósitos naturais ou tradicionais e em materiais
compósitos avançados.
Metalografia
grupo dos materiais compósitos naturais, enquadram-
se a madeira, o concreto e o asfalto.
Os materiais compósitos avançados surgiram há
poucas décadas, como resultado de necessidades
resultantes de avanços tecnológicos nas indústrias
aeronáutica, naval e automobilística. Dentre os materiais
compósitos mais comuns destacam-se os de matriz
plástica reforçada com fibras de vidro ou carbono, ou
ainda, as ligas de alumínio reforçadas com filamentos de
boro.
O material compósito matriz plástica/fibras de
carbono permite obter uma relação resistência
mecânica/peso extremamente elevada e muito maior
que a de diversos materiais metálicos.
Metalografia
Emprego de materiais compósitos na aeronave ERJ145
Metalografia
• Materiais Semicondutores
Semicondutores têm propriedades elétricas que
são intermediárias entre os condutores elétricos e os
isolantes. Além disso, as características elétricas destes
materiais são extremamente sensíveis à presença de
diminutas concentrações de átomos impurezas, cujas
concentrações podem ser controladas ao longo de
muito pequenas regiões espaciais.
Os semicondutores tornaram possível o advento do
circuito integrado que revolucionou totalmente a
eletrônica e as indústrias de computadores.
Metalografia
Painéis solares fotovoltaicos
Metalografia
Introdução :
A Metalografia surgiu praticamente com o trabalho
pioneiro de Henry Clifton Sorby (1826-1908), tido como
o precursor da moderna metalografia, quando em 1863
observou pela primeira vez uma estrutura metálica ao
microscópio.
Desde então se pode defini-la como o ramo da
tecnologia que estuda e interpreta a estrutura
interna dos metais e suas ligas, como também a
relação entre as suas composições químicas,
propriedades físicas e mecânicas.
Metalografia
Para a determinação de uma microestrutura foram
desenvolvidos ao longo dos anos muitos métodos de
preparação de amostras, entretanto a observação
através de um microscópio, continua sendo um dos mais
importantes.
Qualquer exame para revelar os micro-constituintes
de um metal por meio óptico, envolve basicamente três
estágios de preparação de um corpo de prova:
- Obtenção de uma seção plana e polida,
- Realce da micro-estrutura, através de um ataque
adequado,
- Observação ao microscópio.
Metalografia
Estes estágios estão tão intimamente ligados que
o resultado final do ensaio depende única e
exclusivamente de sua execução, exigindo assim que o
metalógrafo domine perfeitamente a técnica
metalográfica, geralmente relegada a um segundo
plano.
Metalografia
A Metalografia Aplicada no Controle de Qualidade
Genericamente o Controle de Qualidade de um
produto metalúrgico pode ser:
Dimensional
Estrutural
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A Metalografia Aplicada no Controle de Qualidade
Dimensional:
Como o próprio nome indica, é aquele que se
preocupa em controlar um determinado produto em
geral acabado ou semi-acabado, quanto às suas
dimensões físicas. Este campo também é denominado
de Metrologia.
Metalografia
A Metalografia Aplicada no Controle de Qualidade
O controle estrutural preocupa-se com o material
que forma a peça, sua composição, propriedade,
estrutura, aplicação, etc. Classifica-se em:
a) Ensaios físicos (destrutivos e não destrutivos),
b) Análise química,
c) Ensaio metalográfico,
d) Ensaios especiais.
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Ensaio Metalográfico
-Verificações complementares:
Para se ter uma idéia aproximada da natureza de
certos materiais metálicos ou de como certas peças
foram fabricadas, podem-se usar os seguintes exames
complementares:
a) Aspecto da superfície.
b) Aspecto da fratura.
c) Ação da lima.
d) Centelhas ao esmeril.
e) Atração pelo imã, sonoridade, etc.
Metalografia
Estes exames elementares são rápidos, econômicos e
dão ao analista experimentando uma série de
informações básicas.
Entretanto, com o incremento da tecnologia, um
controle mais severo tornou necessário o exame em
laboratório, com outros meios, ou seja, com máquinas,
aparelhos ou instrumentos que forneçam, de
preferência, um valor numérico que servirá para o
confronto com normas e especificações.
Este procedimento constitui um critério justo e
seguro na avaliação das qualidades dos materiais,
contribuindo para a correção dos defeitos e para
melhoria da qualidade.
Metalografia
Ambos os controles, na oficina e no laboratório, se
completam perfeitamente.
Basicamente o ensaio metalográfico é composto de
três estágios :
- Preparação da Superfície;
- Ataque;
- Observação / Análise.
Metalografia
Apesar de parecer num primeiro momento pouco
importante, a preparação da superfície é o estágio mais
negligenciado.
Esta atitude desastrosa, comum na maioria dos
laboratórios metalográficos é motivada não somente
pelo aspecto laborioso inerente a este estágio, que
exige grande destreza do analista, bem como às
dificuldades de adequação dos diversos métodos de
preparação disponíveis, ao ensaio a ser realizado.
Qualquer analista, que deseja obter informações
concretas, através do uso da metalografia óptica, deve
antes de tudo ser um exímio preparador, estando
também apto a escolher o método de preparação mais
indicado ao seu tipo de trabalho.
Metalografia
A habilidade manual é conseguida pela prática diária
no laboratório, enquanto que a capacidade de aplicação
do método de análise prende-se a vários fatores, que
para efeitos práticos podem ser resumidos como:
- A amostra dever ser representativa, devendo todos
os seus micro-constituintes serem preservados
durante a preparação.
- A superfície da amostra deve ser plana e isenta de
qualquer deformação.
Metalografia
Entretanto, em certas ocasiões, quando se
desconhece de antemão a microestrutura em análise,
como por exemplo, defeitos oriundos de falhas do
material, a escolha do método de ensaio e a preparação
propriamente dita estão intimamente ligadas exigindo
uma maior sensibilidade do analista.
Assim sendo, podem-se utilizar vários processos para
a perfeita adequação do ensaio a ser realizado,
distinguindo-se dentre eles o diagrama de superposição
de estágios para se avaliar a sucessiva redução das
deformações causadas na amostra.
Metalografia
AMOSTRA ISENTA
DE DEFORMAÇÕES
POLIMENTO
LIXAMENTO
CORTE
Figura do Diagrama de Superposição de Estágios
para avaliação das sucessivas reduções das
deformações causadas na amostra.
Metalografia
Este processo é efetuado em uma seqüência lógica,
onde a versatilidade, reprodutividade e tempo de
preparação foram computados, de tal maneira, que as
deformações causadas pelo estágio anterior sejam
removidas completamente pelo subseqüente, portanto,
atendendo ao mesmo tempo às necessidades básicas
dos dois fatores acima comentados.
Metalografia
FLUXO DESCRITIVO DAS
ETAPAS DA ANÁLISE
METALOGRÁFICA
Metalografia
A Macro e a Micrografia
O exame metalográfico procura relacionar a
estrutura íntima do material às propriedades físicas, ao
processo de fabricação, etc.
Pode ser:
- Macrográfico
- Micrográfico
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Macrografia
O ensaio de macrografia consiste na verificação a
olho nu ou com uma ampliação de no máximo 10 vezes,
de uma superfície plana seccionada de uma peça ou
amostra metálica, devidamente polida e atacada por um
reagente adequado. Por seu intermédio tem-se uma
idéia de conjunto, referente à homogeneidade do
material, à distribuição e natureza de falhas, impurezas
e ao processo de fabricação.
O termo macrografia, além de definir o tipo do ensaio
realizado, engloba também os documentos gerados a
partir dele, tais como fotografias, impressões, etc.
Metalografia
Para a macrografia, o aço é o material de maior
interesse.
Algumas das heterogeneidades mais comuns nos
aços são as seguintes:
- Vazio, causado pelo resfriamento lento;
- Segregação, causadas pelas impurezas e outros metais;
- Dendritas, formação de grãos de vários tamanhos;
- Trincas, devido às tensões excessivas no resfriamento.
Metalografia
Através do ensaio de macrografia podemos verificar
o processo de fabricação ao qual o produto siderúrgico
foi submetido, se fundição, forjamento ou laminação;
também permite verificar a homogeneidade ou
heterogeneidade do produto e constatar a existência de
descontinuidades inerentes ao próprio metal, como
porosidade e segregações.
O ensaio permite ainda determinar a existência de
soldas no material, além de revelar as várias zonas
existentes na solda e suas características, tais como
número de passes e forma do chanfro.
Metalografia
As heterogeneidades podem ser:
- Cristalinas: compreendem granulação grosseira,
profundidade de têmpera e zona afetada pelo calor (ZAC
ou ZTA (zona termicamente afetada));
- Químicas: abrangem profundidade de carbonetação,
zonas descarbonetadas, segregação e inclusões não
metálicas, principalmente sulfetos;
- Mecânicas: dizem respeito a regiões encruadas, em
que se destacam a dissolução e coloração seletivas,
provocadas pelo ataque, além de trincas e poros,
imperceptíveis a olho nu que podem ser evidenciados
por corrosão.
Metalografia
A macroestrutura, que é o
resultado do ensaio, pode-se
apresentar sob diversos aspectos,
devido às heterogeneidades do material,
as quais podem reagir de maneiras
diferentes ao serem atacadas.
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Técnica Macrográfica
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 critério.
A técnica do preparo de um corpo de prova de
macrografia abrange as seguintes fases:
1. Escolha e localização a ser estudada;
2. Preparação de uma superfície plana e polida na área
escolhida;
3. Ataque da superfície preparada.
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1 - Escolha e localização a ser estudada:
Ficará a critério do analista, que será guiado na sua
escolha pela forma, pelos dados que se quer obter e por
outras considerações da peça em estudo.
Um corte longitudinal será preferível quando se
quiser verificar:
- Se uma peça é fundida, forjada ou laminada;
- Se a peça foi estampada ou torneada;
- Solda de barras;
- Extensão de tratamentos térmicos superficiais, Etc.
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Um corte transversal permitirá verificar:
- A natureza do material (aço, ferro fundido);
- Seção homogênea ou não;
- Forma e intensidade da segregação;
- Posição, forma e dimensões das bolhas;
- Forma e dimensões dos dendritas;
- Existência de restos do vazio;
- Profundidade da têmpera, etc.
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2 - Preparação de superfície plana e polida na área
escolhida:
Compreende duas etapas:
a) O corte que é feito com serra ou com cortador de
disco abrasivo adequado; quando este meio não é
viável, recorre-se ao desbaste, que é praticado com
esmeril comum até atingir a região que interessa.
Todas estas operações deverão ser levadas a cabo
com o devido cuidado, de modo a evitar
encruamentos locais excessivos, bem como
aquecimento a mais de 100ºC em peças temperadas,
pois estes fenômenos seriam mais tarde postos em
evidência pelo ataque, adulterando a conclusão do
exame.
Metalografia
b) O polimento é iniciado com lixa, em direção normal
aos riscos já existentes; passa-se sucessivamente para
lixa de granulação mais fina, sempre mudando a direção
de 90º. Deve-se tomar cuidados especiais para não
arredondar as arestas dos corpos de prova.
Após cada lixamento a superfície deve ser
cuidadosamente limpa afim de que o novo lixamento não
fique contaminado com resíduos do lixamento anterior.
Neste estágio, a superfície denota por vezes algumas
particularidades tais como:
- Restos do vazio;
- Trincas, grandes inclusões;
- Porosidades, falhas em soldas.
Metalografia
3 - Ataque da superfície preparada:
Para por em evidência outras heterogeneidades, é
indispensável proceder-se a um ataque comparativo
químico.
De acordo com o material e com a finalidade do
exame, têm-se diversos reativos:
- Reativo de iodo;
- Reativo de ácido sulfúrico;
- Reativo de ácido clorídrico;
- Reativo Fry;
- Reativo Heyn.
Metalografia
Metalografia
Em soldagem, estamos interessados em verificar no
Ensaio Macrográfico, a geometria (altura e largura dos
reforços de solda e dimensões das pernas das soldas de
filete) e organização dos cordões de solda depositados
na junta em questão, a presença ou não de
descontinuidades e/ou defeitos de soldagem, a região
de transição entre o metal de base e o metal de solda,
chamada de ZTA (zona termicamente afetada) ou ZAC
(zona afetada pelo calor).
Metalografia
Metalografia
Metalografia
Metalografia
Metalografia
Metalografia
Micrografia
Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com
o auxílio do microscópio, permitindo observar a
granulação do material, a natureza, forma, quantidade e
distribuição dos diversos constituintes ou de certas
inclusões, etc. Estas observações são de grande
utilidade prática.
Metalografia
Técnica micrográfica
A técnica do preparo de um corpo de prova para
micrografia abrange as seguintes fases:
• Preparação da amostra;
• Embutimento da amostra;
• Lixamento ou pré-polimento;
• Polimento;
• Ataque da superfície preparada.
Metalografia
- Preparação da amostra:
O primeiro passo para a obtenção de um bom
resultado é a escolha e preparação adequada da
amostra. Esta deve representar a peça em estudo; para
isto não deve sofrer qualquer alteração em sua
estrutura.
Um aquecimento demasiado (acima de 100°C),
deformações plásticas (em metais moles), ou a formação
de novos grãos por recristalização devem ser evitados. A
área da amostra a ser examinada não deveria exceder de
1 a 2 cm 2, sob pena de se ter um tempo de preparação
excessivo.
Metalografia
Qualquer preparação depende igualmente
do material da amostra; a técnica de
lixamento e polimento devem ser adaptadas à
mesma.
Encruamento é a elevação da tensão de escoamento na
fase de deformação plástica, ou seja, é o fenômeno que
ocorre no metal com aumento da dureza devido à
deformação plástica (só ocorre a frio).
O encruamento causa modificações nas propriedades
mecânicas do material.
Metalografia
- Embutimento da amostra:
A necessidade do embutimento de amostras
metalográficas é de grande importância em micrografia,
pois além de facilitar o manuseio de peças 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 observação microscópica (facilita
a observação dos bordos, que ficam planos).
Metalografia
O embutimento com resina sintética apresenta ainda
as seguintes vantagens:
- São neutras em relação às soluções de ataque;
- Impedem a infiltração das soluções em poros e
fendas;
- A dureza pode ser adaptada à dureza do material a
ser embutido, através de aditivos específicos.
Metalografia
O embutimento pode ser:
- A frio: quando se usa resinas sintéticas de
polimerização rápida;
- A quente: quando a amostra é embutida em
materiais termoplásticos por meio de prensas.
Metalografia
Micro Constituintes do Aço:
O aumento ou a redução da dureza do aço
depende do modo como ele foi tratado termicamente.
Uma fresa requer um tipo de tratamento térmico que a
torne dura para retirada de cavacos de um material.
Outro exemplo: para que aço adquira deformação
permanente, como é o caso do forjamento, é necessário
um tipo de tratamento térmico que possibilite a mais
baixa dureza a esse aço.
Temos, assim, duas situações opostas de alteração
das propriedades do aço. Tais situações mostram a
necessidade de se conhecer bem os constituintes do
aço, antes de submetê–lo a um tratamento térmico.
Metalografia
Tomemos duas amostras de aço : uma com baixo
teor de carbono ( 0,1 % ) e outra com teor médio (0,5%).
Vamos examinar, com auxílio de um microscópio, a
estrutura cristalina dessas duas amostras.
Baixo Carbono Médio Carbono
Metalografia
Ao observarmos a amostra de baixo carbono,
distinguimos grãos claros, com pouco carbono, em
maior quantidade, e grãos escuros com bastante
carbono.
Baixo Carbono
Metalografia
Ao observarmos a amostra de médio carbono,
identificamos mais grãos escuros que claros. Portanto, essa
amostra contém mais carbono. Os grãos escuros são mais
duros e resistentes do que os grãos claros.
Médio Carbono
Metalografia
Com auxílio de um microscópio, identificamos dois
constituintes da estrutura do aço : grãos claros,
chamados ferrita, e grãos escuro, chamados perlita.
A ferrita (grãos claros) apresenta uma estrutura
cúbica de corpo centrado (CCC). Os átomos que
compõem essa estrutura se organizam bem juntos entre
si, de modo que fica difícil a acomodação de átomos de
carbono na rede cristalina. A estrutura da ferrita
consegue acomodar, no máximo, 0,025 % de átomos de
carbono.
Metalografia
Ampliando várias vezes o tamanho do grão escuro,
vemos uma seqüência de lamelas ou lâminas claras e
escuras. As lâminas claras são de ferrita e as lâminas
escuras recebem o nome de cementita.
A estrutura cementita é um carboneto de ferro de
dureza elevada, representada por Fe3C.
A perlita ( grãos escuros ) é formada de lâminas
alternadas com 88 % de ferrita e 12 % de cementita.
Perlita = Ferrita + Cementita
Metalografia
Temos, assim, duas situações opostas de alteração
das propriedades do aço. Tais situações mostram a
necessidade de se conhecer bem os constituintes do
aço, antes de submetê–lo a um tratamento térmico.
