metalografia

Materiais para Construo Mecnica II - Laboratrio

Faculdade de Tecnologia de Sorocaba Pgina 1 de 33

Esquema para a preparao de amostras para o exame microgrfico

Escolha da seo

Corte Disco duro Material

mole Material

Duro

duro

Disco mole

Eliminao rebarba

Identificao

Embutimento Quente

duro

baquelite Resina Acrlica

Frio

Lixamento

220 a 600 granas

Polimento

Pasta diamantada + lubrificante. Al2O3 CrO3 /MgO

Lavar com H2O



Lavar com H2O

Alcool / Eter

Secar

Analisar

Com ataque Sem ataque Nital

Picral

Picrato de Sdio

Ferrita

Perlita

Austenita

Martensita

Cementita

Bainita

Ledeburita

Steadita

Aos e Ferros Fundidos

Incluses

Dobras

Riscos de

Trefila

Escrias

Trincas

Veios de

grafita

Aos e Ferros Fundidos

Microscpio Observao

Direta

Observao Indireta



ENSAIO METALOGRFICO

I. Introduo:

Metalografia a parte da Metalurgia destinada ao estudo da

Macroestrutura e Microestrutura dos metais e ligas. de grande importncia

na resoluo de problemas com relao a durabilidade de componentes

metlicos, quando submetidos as condies mais severas de servios,

informando a causa dos defeitos e objetivando o desenvolvimento tecnolgico.

O ensaio metalogrfico pode ser:

1) Microgrfico

2) Macrogrfico

1. Micrografia:

Consiste no estudo dos produtos metalrgicos. com auxlio do

Microscpio, permitindo observar e identificar 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.

2. 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 e observado os elementos macrogrficos a olho nu ou no mximo

10x de aumento (Lupa).

1.1 Micrografia dos produtos (Aos) resfriados lentamentes (Recozimento,

Normalizados, Coalescimento).

a) Escolha e Localizao da seo a ser estudada : A localizao do corpo

de prova para Micrografia em peas grandes, normalmente feita aps o

exame (de Raio X, Ultra som, Macrografia, Magna-teste) e se o aspecto nesta



for homognea, a preparao do c.p. indiferente. Em casos de textura

heterognea, os corpos de prova sero retirados para exames detalhados

dessas regies.

O local a ser examinado depender da forma da pea e do que se

pretende examinar. Em peas rompidas em servio, por exemplo, o exame

dever ser feito mais prximo da fratura para verificar a existncia de

diferenas estruturas.

b) Preparao de uma superfcie plana e polida:

Corte Embutimento Marcao Lixamento Limpeza

PolimentoAtaque Limpeza Microscopia.

Corte: Na preparao metalografica a retirada correta das amostras poder ser

considerada como a mais importante etapa na preparao de c.p.

Este corte pode ser Transversal ou Longitudinal:

Por abraso, seco ou mido

Serragem

Torno

Cisalhamento

Destes subgrupos o que mais se adaptam para o ensaio metalogrfico

o corte por abraso mido.

O corte por abraso feito atravs de um disco abrasivo (xido de

alumnio, carbeto de silcio disperso em um meio de material sinttico),

acompanhado de uma eficiente refrigerao, sendo a melhor soluo para se

evitar aquecimento excessivo do material, que poderia alterar a estrutura da

amostra.

A estrutura do disco de corte abrasivo se determina pela quantidade e

acomodao dos gros abrasivos, bem como pela liga resinide. Um disco de

corte de estrutura aberta (menos gro) comporta-se como Brando; uma

estrutura densa (granulao fina) comporta-se como Dura. Por isso

seleciona-se um disco:

- Disco duro (Granulao Fina) => Material brando (15 a 40 HRC)



- Disco mole (Granulao Grossa) => Material duro (>40HRC)

Embutimento: para peas e c.p. de pequeno porte usa-se o mtodo de

embutimento a frio ou a quente, pois alm de facilitar o manuseio evita que as

amostras com arestas rasguem a lixa ou pano de polimento, bem como seu

abaulamento durante o polimento.

Embutimento a quente, o mtodo mais usado por ser mais rpido mais

econmico, atravs de uma resina chamada Baquelite.

Baquelite - uma resina fenoplstica ( base de fenol e de formol) que

condensa durante a moldagem atravs de tempo, temperatura, presso; a uma

temperatura de aproximadamente 170C.

Obs: Para uma nica amostra, o embutimento quente e mais rpido, porm

no caso no caso de grandes quantidades o embutimento a frio permitir uma

montagem simultnea em menor tempo ( Resina termoplstica acrlica ou

Resina Termo-Resistente Dialiftalato).

Algumas das propriedades do embutimento:

- Baixa contrao e boa adeso a amostras;

- Ausncia de bolhas;

- Resistncia ao Lixamento e Polimento;

- Resistncia mecnica adequada;

- Resistncia qumica;

- Baixo custo.

Marcao: lpis eltrico, punes (letras ou nmeros), gravador eltrico.

utilizada para melhorar a identificao das amostras em srie e grande

quantidade.

Lixamento: A amostras lixada, seguindo a movimentao da figura abaixo.

Quando os riscos estiverem na mesma direo, a amostra ser mudada (90)

em cada lixa subsequente at desaparecer os traos da lixa anterior.

Lixas: 220 - 320 - 400 600

Lixamento: seco ou mido



Fatores que influenciam na tcnica do lixamento:

- Escolha adequada do material de lixamento em relao a amostra e ao

tipo de exame final;

- A superfcie deve estar sempre rigorosamente limpa e isenta de

lquidos e graxas;

- Riscos profundos que surgiro durante o lixamento, de preferncia

devem ser eliminados por um novo lixamento.

- Metais diferentes no devem ser lixados com utilizao da mesma lixa.

- Aconselha-se usar sempre lixas do mesmo fabricante, pois pode haver

diferena na granulometria.

Limpeza: Um dos estgios importantes da seqncia da preparao da

amostra metalogrfica a limpeza, pois a amostra metalogrfica geralmente

est impregnada com leo, graxa ou poeira. Toda amostra dever passar pelo

processo de limpeza e tambm aps cada estgio de preparao, sendo que

este cuidado dever ser redobrado especialmente durante o polimento.

O mtodo mais simples de limpeza consiste em enxaguar as amostras

com gua, entretanto, como toda operao de limpeza por lavagem requer

processo de secagem, aconselha-se usar em Metalogrfia, lquidos de baixo

ponto de ebulio tais como lcool, ter, etc. Os quais so posteriormente

secados rapidamente atravs de jato de ar quente. Outro processo que ser

usado, a limpeza ultra-snica.

Polimento (Manual ou Automtico): O polimento um dos estgios mais

importantes da seqncia de preparao de amostras metalogrficas,

cermicas e petrogrficas, pois consiste em obter uma superfcie isenta de

220 320 400 600 220

A A

90

A A

90



riscos, permitindo observao de uma imagem clara e perfeita ao microscpio

de estruturas em exame.

Material de polimento:

Cr2O3: xido de Cromo verde.

MgO: xido de Magnsio branco.

Al2O3: xido de Alumnio ou Alumina - em suspenso, branca.

Diamante Natural ou Sinttico.

Diamante: a mistura de p em um meio orgnico, permitindo que a amostra

seja perfeitamente preparada, isenta de deformaes mecnicas e plsticas.

O agente polidor diamante fornecido nos tipos :

a) Pr polimento

Pasta diamante de alta concentrao (7 a 45 m)

Pasta diamante especial ( 6 a 15 m)

Diamante em Aerosol ( 6 a 45 m)

Suspenso Diamante ( 6 a 15 m)

b) Polimento final:

Pasta Diamante de alta concentrao ( 0,25 a 2,5m)

Pasta em Aerosol ( 0,25 a 3 m)

Suspenso Diamante ( 0,25 a 3 m)

Nota: Para um bom polimento (qualquer agente polidor), preciso que o

pano de polir tenha uma estrutura txtil adequada para cada aplicao

especfica. Estes panos podem ser de seda pura, l, veludo sinttico e seda

sinttica (diamante), feltro especial, fibra sinttica (Al2O3). Visto que, para se

obter o polimento ideal, necessrio que:

Nunca polir amostras diferentes sobre o mesmo pano de polimento.

Evitar frico excessivas entre amostras e pano de polimento.

Evitar presso excessiva sobre a amostra durante o polimento; os

materiais duros so polidos com maior presso do que os moles.

Com o polimento defeituoso podemos ter:



COMETAS - causado pela presso excessiva durante o polimento de

partculas que se destacam de incluses friveis.

MANCHAS MARRONS - quando no fim do polimento a presso fraca,

ocorrendo em aos ricos em Fsforo.

AUROLAS ESCURAS E HETEROGNEAS - surgem quando a lavagem do

corpo de prova em gua, aps o polimento muito demorada, ou no seca

logo o corpo de prova depois de lavado.

O material polido observado ao microscpio, antes do ataque para o

exame das incluses, trincas, porosidades, veios ou partculas de grafita,

riscos, dobras e fissuras.

Os lubrificantes tambm so utilizados e tem por finalidades lubrificao

e resfriamento da amostra durante o processo de polimento, mantendo a

amostra em estreito contato com o agente polidor, pano de polimento para

aumentar a razo de desbaste.

Ataque: Uma amostra lixada e polida esta pronta para o exame macro ou

microscpico desde que seus elementos estruturais possam ser distinguidos

uns dos outros, atravs da diferenciao de cor, relevo e falhas estruturais.

Geralmente uma superfcie metlica polida reflete a luz uniformemente, de

tal maneira que os detalhes de sua estrutura no podem ser distinguidos,

necessitando-se contrast-los adequadamente.

O processo mais comum de obter-se tal contraste por meio do ATAQUE

o qual pode ser efetuado atravs de mudanas do sistemas ptico empregado,

ou da amostra propriamente dita.

No sistema ptico preciso aparelhos acoplados em um bom

conhecimento dos microscpios metalogrficos; os principais mtodos so:

- Iluminao campo escuro

- Luz polarizada

- Contraste de fase

- Interferncia diferencial atravs do prisma Nomarsky.



Na prtica metalografica utilizado o ataque qumico, por reagentes

especficos: solues aquosas ou alcolicas de cidos, gases e sais, bem

como sais fundidos ou vapores.

O ataque qumico pode ser dividido em dois grupos:

A) Macro-Ataque: evidencia a macroestrutura, a qual pode ser

observada a olho nu ou atravs de uma lupa de baixo aumento ( mx. 10x).

B) Micro-Ataque: evidencia a estrutura ntima do material em estudo

podendo est ser observada atravs de um microscpio metalogrfico. Aps o

ataque qumico a amostra deve ser rigorosamente limpa, removendo os

resduos do processo, atravs de lavagem em gua quente, gua destilada,

lcool ou acetona e posteriormente secar atravs de jato de ar quente.

Existem vrios mtodos de ataque qumico para ligas ferrosas e no

ferrosas. Ex: Ataque por lavagem, Ataque por gotejamento, Ataque de

identificao, Ataque eletroltico e Ataque por imerso (mtodo mais usado e

mais rpido).

- Ataque qumico por imerso:

O ataque feito agitando o corpo de prova com a superfcie polida

mergulhada no reativo posto numa pequena cuba ou um recipiente qualquer.

A durao do ataque depende da concentrao do reativo e da natureza

e textura do material examinado, em mdia usa-se de 5 a 15 segundos.

Os reativos empregados na Micrografia so numerosos, porm sero

mencionados os mais usados:

a) Nital ( 2 a 5 %) : Diferencia a martensita da ferrita.

NIT = Ntrico - cido Ntrico ( HNO3)

AL = lcool - lcool Etlico / Metlico

Ex.: Preparar 200 ml de Nital 3% 196 ml de lcool + 6 ml de HNO3.

Esta soluo pode ser empregada para todos os produtos siderrgicos

comuns. No ataca a Ferrita nem Cementita, mas ir delinear os seus



contornos, e escurecer a perlita. A perlita se apresentar de forma hachurada,

ou em forma de lamelas.

Utilizao:

Na revelao do contorno dos gros da ferrita em aos de baixo teor de

carbono;

Na obteno de contraste mximo entre perlita, cementita e ferrita em

contorno de gro;

Na revelao dos contornos de gros dos aos ao silcio contendo 4%Si;

No ataque de aos baixa liga e aos ao Cromo resistentes a ao do

picral; Na revelao do limite de gro de ferrita nas estruturas de martensita

com presena de ferrita.

b) Picral : Diferencia a perlita da bainita e detecta carbetos na martensita e em

contorno de gros em aos de baixo carbono.

PICR = cido Pcrico

AL = lcool Etlico / Metlico

Soluo de cido pcrico a 4% em lcool ( cido Pcrico 4g + lcool Etlico

100ml). Esta soluo pode ser empregada quando no se tem o Nital; sendo

que as indicaes so as mesmas.

Utilizao:

Na revelao detalhada da perlita, martensita, martensita revenida e bainita;

Na distino entre bainita e perlita fina;

Na deteco de carbetos no dissolvidos na martensita;

Na diferenciao pela colorao entre ferrita, martensita e carbetos livres;

Na revelao de partculas de carbetos no contorno de gros de baixo teor

de carbono.

c) Picrato de Sdio :

H2O destilada 100ml

NaOH ( Hidrxido de Sdio ) 25g

cido Pcrico 2g



Esta soluo deve ser aquecida ( 80 C); mergulha-se o cp para atacar

e deixa se ferver durante uns 15 minutos, depois retira-se o cp lavando em

gua corrente, enxaguando bastante com lcool ou ter e secar.

Este reativo colore a Cementita (ficando preta), os Carbetos complexos

dos Aos-ligas e a Steadita dos Ferros Fundidos

d) Reagente Vilella: Revela o contorno de gros em aos temperados.

cido Pcrico 1g

cido Clordrico ( HCl ) 5ml

lcool Etlico 100ml

Esta soluo usada para Aos-ligas com alto teor de Cromo e Aos

rpidos.

e) Reagente Murakami: Este reativo ir colorir a ferrita de tonalidade azul e

castanho. Os carbetos de tonalidade escura e austenita inalterada.

Ferrocianeto de potssio 10 g

Hidrxido de potssio 10 g

H2O destilada 100 ml

Por motivos ecolgicos este reagente ser evitado.

f) Reagente Metabissulfito de potssio: Ir revelar a matriz austentica com

reas azuis de ferrita.

Metabissulfito de potssio 600 mg


g)Reagente Bereha (FF):

Metabissulfito de potssio 3 g

Fluoreto de amnia 0,5 a 1,0 g


h) Reagente Bereha (Aos Temperados)



Metabissulfito de potssio 3 g

cido Sulfnico 100 ml

i) Reagente de Cloreto Frrico e cido clordrico (Aos inox imerso a frio

15 a 40 seg)

Cloreto Frrico 5 g

cido clordrico 50 ml


j) Reagente Marble (camadas nitretadas e aos inox) a frio 10 seg.

CuSO4 4g

HCl 20 ml

H2O destilada 20 ml

l) Reagente de cido Clordrico (revelao do contorno de gros da austenita

em aos temperados, ou temperados e revenidos) imerso a frio.

HCl 4 g

cido pcrico 1 g

lcool 100 ml

m) Reagente Cogne nico (aos recozidos, laminados, temperados e aos

rpidos)

HCl 10 ml

cido actico 6 ml

cido pcrico 2 g

lcool 100 ml

- Ataque Oxidante por Aquecimento :

Consiste em se aquecer o corpo de prova polido, mais ou menos de 250 a

300C na presena do ar. Sobre a superfcie do corpo forma-se uma pelcula

finssima de xido cuja espessura varia com o constituinte ou com a orientao

cristalogrfica dos gros. Este modo de atacar indicado quando desejado

mostrar a diferena de granulao entre certas regies.



De modo geral, os reativos podem agir:

- dissolvendo superficialmente certos constituintes, ou certas regies, como

contornos dos gros, tirando-lhes as vezes o brilho dado pelo polimento;

- ou colorindo-os diversamente ou ainda depositando um composto qualquer

sobre eles.

A escolha do reagente depende da natureza do material e do fim que se

tem em vista.

Microscpio Metalogrfico:

As tcnicas de escolha, preparao de amostras metalogrficas para exame

microscpico e metalogrfico, exige cuidados especiais, mas principalmente

equipamentos preciso e especializados com aumento superior 10x. A partir do

microscpio comum, foi desenvolvido o microscpio metalogrfico que visa no

somente a comodidade do operador, como tambm (principalmente) tornar

mais fcil e ntida a microestrutura em observao. O microscpio

metalogrfico composto das seguintes partes:

A) Elementos Mecnicos:

Tubo de encaixe: Monocular ou Binocular;

Focalizao: Macromtrica ou Micromtrica;

Revolver porta objetiva;

Estativa (suporte): sustenta os elementos mecnicos, pticos e

fotogrficos.

B) Elementos pticos:

Objetivas: 10x, 20x, 50x e 100x

Oculares: 10x, 15x e 20x

Prisma (desviador de luz na ocular para microfotografia)



Condensador: sistema de lente convergentes, cuja finalidade concentrar

e transmitir o feixe luminoso oriundo do iluminador para a lente frontal da

objetiva.

Obs.: Ampliao Ocular x Objetiva

C) Iluminador ( pode ser embutido ou externo):

Lmpadas: Tungstnio, Halognio, Xnon;

Diafragma

Filtros: Usados para remoo de calor da luz, aumento de contraste na

imagem compensao de efeitos de cor na fotomicrografia colorida; os filtros

podem ser azul, verde, amarelo, vermelho.

Tipos de iluminao: Campo claro, Luz polarizada, Contraste de fase

D) Acessrios:

Retculos: so escalas micromtricas, gravadas em uma placa de vidro

ptico;

Tela de projeo: acessrio acoplado ao microscpio que permite a

observao simultnea da microestrutura em exame por dois ou mais

dispositivos fotogrficos.

O microscpio metalogrfico pode ser de observao invertida (a objetiva esta

colocada embaixo do corpo de prova).

E com observao direta ( objetiva esta colocada sobre o corpo de prova ).

10X

CP

10X

CP



Aula Prtica:

Preparar vrios corpos de provas (resfriados lentamente) e fazer toda a

operao descrita anteriormente:

A) Corte;

B) Embutimento quente;

C) Marcao (gravao)

D) Lixar = 220 - 320 - 400 600 grana

E) Limpar / Lavar / Secar;

F) Polir (Al2O3, Cr2O3, pasta diamantada)

G) Atacar com reagente Nital ou Picral

H) Levar ao microscpio e observar as estruturas.

Os corpos de prova preparado sero de Ao Carbono Hipoeutetide,

Eutetide e Hipereutetide

Hipoeutetide : % C menor que 0,8%

Estrutura Ferrita + Perlita

Exemplo: Liga SAE 1030

% ferrita = 5,62100080,0

30,080,0

% perlita = 5,37080,0

030,0

Eutetide: %C igual a 0,8%

Estrutura 100% de Perlita


% ferrita = 88100067,6

80,067,6

% Cementita = 12067,6

080,0

Hipereutetide: % C maior que 0,8%



Estrutura Perlita com contornos de Cementita


% perlita = 5,9710080,067,6

95,067,6

% Cementita = 5,280,067,6

80,095,0

Microestruturas:

A) Ferrita(): a soluo slida de Carbono no Ferro alfa, contendo em

soluo traos de carbono, apresentando ao microscpio gros poligonais

irregulares brancos com finos contornos pretos; sua dureza em torno de 80

HB (baixa resistncia)

B) Perlita(P): o constituinte microgrfico formado por finas lamelas de Ferrita

e de Cementita. A espessura das lamelas em geral da ordem de alguns

dcimos de mcron e habitualmente so visveis com ampliao de mais de

200x. As lamelas so paralelas, podendo ser planas, curvas, ondeadas.

Quando atacada por um reativo qumico, toma uma colorao mais ou menos

escura, e a sua dureza maior que a Ferrita e menor que a Cementita.

C) Cementita (Fe3C): nome dado ao Carbeto de Ferro Fe3C, contendo 6,7%

de Carbono; sua caracterstica essencial sua alta dureza em torno de 700

HB.

D) Austenita(): Soluo slida de tomos de carbono no ferro gama (estvel

acima de 723C), apresenta estrututa de gros poligonais irregulares,

apresentando boa resistncia mecnica e aprecivel tenacidade. Reagente

para verificar a austenita: Ataque por imerso (2 a 3 min.):

HNO3 = 10 ml + cido Actico = 10ml + HCL= 15ml + Glicerina = 5 ml

Este reagente no pode ser armazenado.



Esquema para a preparao de amostras para o exame macrogrfico

Escolha da seo

Corte Transversal Longitudinal

Torno / fresa Disco

abrasivo Serra

Desbaste Plaina Retfica

Lixamento 220 a 600 granas

Lavar / Secar

Atacar c/ reagente

cido Sulfrico Acdo Clordrico Acdo Ntrico Iodo

Lavar em gua e secar(lcool) Analisar (10x) ou olho nu



ENSAIO de MACROGRAFIA

1. Introduo:

Macrografia: o exame da estruturas da pea ou amostra metlica, feito a olho

nu ou com auxlio de uma lupa com no mximo 10x e tambm os aspectos

fotogrficos das estruturas. realizado aps o ensaio de ultra-som, radiografia

industrial ou raio-x, sobre uma superfcie plana, lixada e atacada quimicamente.

Advertncias: quando o material for entregue ao laboratrio de ensaios,

necessrio conhecer o tipo de ensaio a ser realizado e o fim a que se destina.

2. Preparao do C.P.

1. Escolha a localizao da seo a ser estudada.

2. Realizao de uma superfcie plana e lixada no lugar escolhido.

3. Ataque dessa superfcie por um reagente qumico adequado

A - Escolha e Localizao:

Corte Transversa l (perpendicular ao eixo principal da pea)

A natureza do material;

Se a seo homognea ou heterognea;

Intensidade de segregaes, bolhas, dendritas, vazios, porosidade;

Segregao: Concentrao de volume (mx. e mn.) em funo do

resfriamento(solidificao) e impurezas como S e P, que tendem a ser

encontrados na regio central do lingote. Vazamento lento e o tamanho das

lingoteiras exercem influencias no aparecimento de segregaes. Pode ser

normal, gravtica, inversa ou em "v".

Gotas frias: Causada pela solidificao nas paredes da lingoteira. Pode ser

causada pelo jato de ao mal centralizado na lingoteira ou ou pela velocidade

baixa de lingotamento ou baixa temperatura do ao.

Bolhas: Devido a umidade ou oxidao excessiva durante o vazamento.

C.P.



Flocos: Devido a presena do hidrognio resultar em ruptura no interior do

lingote.

Escamas: Defeitos originados durante o processo de vazamento causado pelo

excesso de umidade no sistema de lingotamento, tampes, vlvulas

defeituosas e velocidade excessiva no inicio do lingotamento.

Vazios: Ocorre na passagem do estado lquido para o slido, devido a

contrao da fase slida, aparecendo no interior do lingote uma regio vazia ou

no centro da parte superior do lingote que a ultima parte do lingote.

Trincas: So fissuras superficiais, profundas ou internas, provinientes de

tenses excessivas que se desenvolvem durante o resfriamento ou

reaquecimento demasiadamente rpido durante o trabalho de laminao ou

forjamento.

Porosidade: Defeito associado com a morfologia de crescimento ou uma

solidificao rpida e pode ser relacionado com o teor de gases.

Se a pea sofreu cementao, tmpera.

Forma e dimenses das Dendritas

Profundidade da Tmpera

Tubos

Corte Longitudinal ( paralelo ao eixo principal da pea):

- Material laminado

- Material forjado;

- Material fundido;

- Pea estampada ou torneada;

- Solda de barras

- Extenso de Tratamento trmico superficiais

- Intensidade de Incluses

B - Superfcie Plana e lixada :

- Corte : Serra, maarico, torno, cut-off (disco de

abraso)



- Desbaste : Esmeril, plaina, retifica

- Lixamento : Lixas - 220,320,400,600

Obs: Nestas operaes dever ser evitado o encruamento e aquecimento e

aquecimento do material, visto que poder haver influncia na interpretao da

estrutura. Aps o lixamento no polir o material, pois este polimento dificultar

o ataque e a fotografia em virtude da tenso superficial e dos reflexos

respectivamente.

C - Ataque com reagente qumicos:

Ataque por

imerso:

mergulhar o c.p. numa cuba (pirex) contendo certo

volume de reagente.

Ataque por

aplicao:

estender uma camada de reativo sobre a seco

em estudo com auxlio de um pincel ou chumao

de algodo.

Impresso

de

Bauman:

papel fotogrfico umedecido com reagente

apropriado aplicando sobre a superfcie.

Os ataques se classificam em lentos ou profundo, rpidos ou superficiais.

Os reativos mais utilizados para produtos siderrgicos so:

1) Reativo de Iodo:

Iodo sublimado 10g

Iodeto de Potssio 20g

gua 100ml

Obs: Ataque rpido e por aplicao, as imagens aparecem com simples ataque

da superfcie e desaparecem com um leve repolimento.

2) Reativo de cido Sulfrico:

cido Sulfurico ( H2SO4) 20ml

gua 100ml



Obs.: Este reativo empregado quente ou frio, produz um ataque enrgico (

somente a quente), e um ataque feito por imerso.

3) Reativo de cido Clordrico:

cido Clordrico (HCl) 50ml

gua 50ml

Obs.: Este reativo empregado quente ou frio e feito por imerso.

4) Reativo de cido Ntrico:

HNO3 50ml

gua 50ml

Obs.: Este reativo empregado quente para aos especiais.

5) Reativo de Fry:

HCl 120ml

gua 100ml

Cloreto Cprico 90 g

Obs.: Este reativo aconselhado para revelar linhas de deformao em material

pouco encruado (Linhas de Lder).

6) Reativo de Adler:

Cloreto Cupro-Amonaco 3 g

HCl 50ml

gua destilada 25ml

Cloreto Ferro II 15 g

Obs.: Este reativo aconselhado para aos, cobre e suas ligas, para revelar

segregaes, zonas temperadas e estruturas primrias (fundio).

3. Aps ataque verifica-se as regies :

Ricas e com maior teor de carbono, fsforo, incluses;

Temperadas, revenidas;



Heterognea ou Homognea;

Processo de fabricao;

Defeito de fabricao.

4. Bauman:

Objetivos: Verificao da distribuio, forma, tamanho e quantidade de sulfetos

no ao:

Material empregado:

Papel fotogrfico comum, de brometo de prata de preferncia sem brilho

(parte gelatinosa).

Procedimentos:

Colocar em soluo aquosa de H2SO4 (1 a 5 %) aprox. 3 minutos;

Deixar escorrer um pouco do excesso do lquido;

Aplicar sobre a superfcie lixada do c.p., assegurando um contato perfeito,

sem deslocar evitando-se a formao de bolhas;

Lavar em H2O corrente (10 minutos);

Depois retira-se e mergulha em soluo de hipossulfito de Sdio ( 10

minutos), lava-se em gua corrente ( 1 hora).

Todas estas operaes podem ser feitas a luz do dia;

Em regies ricas em sulfuretos aparecem manchas pardas ou pretas,

porque o H2SO4 decompe essas incluses, com desprendimento H2S que por

sua vez reage com AgBr do papel fotogrfico produzindo Sulfeto de Prata que

fica na parte gelatinosa do papel. O hipossulfito de Sdio um fixador que

elimina a parte do brometo no atacado pelo Gs Sulfdrico.

As incluses de sulfetos como qualquer outra incluso, podem ser menos

prejudiciais, quanto menores e mais homogneas forem distribudas.

Pela intensidade de escurecimento das impresses, no se pode deduzir o teor

de enxofre, mas to somente, estim-lo, indicando geralmente as reas

escuras com alto teor de enxofre e as claras com baixo teor.

O grande inconveniente deste mtodo, necessitar um repolimento e a

repetio de todas as operaes para cada cpia desejada.



Tambm bom salientar que se deve executar um desbaste para retirar toda

regio atacada, para realizar o ensaio microscpico.

Impresses escuras indicam a localizao, tamanho, quantidade e distribuio

dos Sulfetos.

Reaes:

MnS + H2SO4 MnO4 + H2S (Gs Sulfdrico)

FeS + H2SO4 FeSO4 + H2S

H2S + 2 AgBr Ag2S + 2HBr

Aula prtica

Preparar vrios materiais (aos) aps ensaio de ultra-som

- Cortar ( serra, torno, maq. de corte ( abrasivos)

- Retificar, lixar ( 220,320,400,600)

- Atacar com reativo de Iodo ou reativo cido Sulfrico ou reativo de cido

Cloridrco.

ENSAIO DE MICRO INCLUSES

(Norma ASTM E45 - A)

Introduo

1. Impurezas nos Aos:

Aos comuns contm sempre alm do Carbono, pequenos teores de Silcio,

Fsforo, Enxofre, Mangans, s vezes Cobre, que podem combinar entre si

(MnSi, SiO2, MnO, FeO, Al2O3) ou ento com ferro (FeSi,Fe3P,FeS) formando

assim as incluses (impurezas prejudiciais ao ao). Algumas incluses so

facilmente identificveis pela sua cor - forma - aspecto; outras s aps ataques

com reativos especiais.

Incluses - Reaes no interior do prprio ao, seja pela oxidao do silcio, do

mangans, do alumnio ou dos materiais refratrios com os quais o ao entrou

em contato at chegar a lingoteira. Origem das incluses:



Incluses endgenas impurezas geradas no interior do prprio ao pela

oxidao do silcio, do mangans, do alumnio, etc..

Incluses exgenas impureza geradas pela corroso dos materiais

refratrios ou pela restos de escoreas.

As incluses so vistas ao microscpio sem ataque qumico e com ampliao

de 100x .

As incluses afetam menos as propriedades do metal, quando esto

homogeneamente distribudas, quando em concentraes acentuadas com

possibilidade de ocorrer aparecimento de pequenas fissuras, que podem se

propagar atravs de toda a seo, ocasionando uma ruptura brusca na pea.

2.1 Influncia dos elementos qumicos nos aos comuns:

- Fsforo: quando ultrapassado certos limites se torna nocivo ao ao

ocasionando a Fragilidade Frio; com teores elevados podem ocorrer ruptura

ou esboroamento do ao. O fsforo aumenta levemente a dureza, a resistncia

mecnica, a resistncia a corroso, diminui a ductilidade, melhorando e

facilitando a usinabilidade.

- Enxofre: impureza facilmente notada ao microscpio, combina-se o Fe e o Mn,

muito difcil de ser eliminada, ocasionando uma Fragilidade Quente. Aos

com teores altos de S e Mn facilitam a usinabilidade das peas. Combina-se

com Fe e o Mn, formando MnS (solidifica-se a 1600C) e FeS ( solidifica-se a

980C).

- Mangans: usado na prtica Siderrgica como desoxidante. Aumenta a

temperabilidade, a resistncia ao choque , o limite elstico e diminui a

ductilidade. Os aos ricos em Mn tem a maior tendncia para trincar durante a

Tmpera. Combina-se com S formando MnS.

- Alumnio: um elemento desoxidante mais eficiente que Mn e o Si, tambm

usado para acalmar o ao (extinguir ou diminui os gases) e ainda porque

favorece a obteno de textura de granulao mais fina. Forma com o oxignio

um composto Al2O3 (Alumina).



- Silcio: Nos aos ao carbono, o Si varia entre 0,05 a 0,3% . Normalmente

utilizado para evitar a formao de bolhas nos lingotes (desoxidantes).

Alm destes elementos so introduzidos nos Aos durante a fabricao os

gases Hidrognio, Oxignio e Nitrognio.

- Hidrognio: aparece em teores de 0,001% a 0,0001% e sua presena produz

aparentemente certa fragilidade no material.

- Nitrognio: dissolve na Ferrita, produz nos aos de baixo Carbono o

fenmeno de endurecimento por precipitao (agulhas de nitretos de Ferro).

- Oxignio: forma uma variedade de xidos lquidos ou gasosos quando o ao

estiver fundido, quando o ao solidifica, alguns permanecem na forma de

bolhas, outros isolados ou combinados com outros xidos formando Silicatos,

ficam presentes na forma de incluses slidas.

O oxignio usado tambm para enriquecer o Ar de combusto para obter

melhor eficincia trmica e assim reduzir o tempo de fuso da carga, e tambm

para controlar a quantidade de carbono no ao.

2.2 Caractersticas das Incluses:

A) Sulfetos ou Sulfuretos (MnS,FeS) - colorao ardsia ou cinza escura

(MnS), amareladas (FeS) e partculas alongadas em forma de traos.

B)Alumina (Al2O3) - colorao negra e partculas esparsas ou agrupadas e

alinhadas.

C)Silicato (SiO2) - colorao negra e partculas esparsas e alongadas. Difcil

apario nos aos.

D) xidos Globular - colorao negra e partculas em forma de pontos e

distribuio aleatria.

2.3 Classificao das Incluses:



As incluses existentes mais conhecidas so JERNKONTORET, DIEGARTEN e

STHAL-EISEN. A mais usada a JERNKONTORET (Assoc.Sider.Suecos), que

se divide em quatro classes:

A (tipo sulfeto), B (tipo alumina), C (tipo silicato), D (tipo xido globular). Cada

uma dessas classes subdivide-se em 5 grupos numerados de 1 a 5

(quantidade de incluses por unidade de superfcie).

O n1 indica uma quantidade pequena de incluses e o n5 apresenta uma

quantidade mais elevada. Cada n admite ainda duas modalidades quanto a

espessura - Finas ou Grossas.

Aula Prtica

Preparar alguns corpos de prova; cortar no sentido longitudinal (paralelo ao eixo

principal) marcar, lixar (220, 320, 400, 600), polir ( pasta diamantada ou Al2O3),

lavar, secar (ar quente), levar ao microscpio e observar com 100x (ocular 10x)

x (objetiva 10x).

Microscpio; Objetivas: 10, 20, 50 e 100x

Oculares: 10 e 20 x

Fator de Campo: 20

rea Observada = objetiva

fator

Este calculo s vale para este tipo de equipamento.

Exemplo:

Material analisado com 500x. rea observada=20/50= 0,4mm

Material analisado com 200x. rea observada=20/20=1mm

Material analisado com 100x. rea observada= 20/10 = 2 mm

Classificar de acordo com a tabela Jernkontoret.

"O conceito de ao limpo ou seja isento de incluses relativo, porque, sob o ponto de vista tcnico impossvel produzir-se um ao totalmente isento de incluses. O importante a identificao dessas incluses."



METALOGRAFIA DO FERRO FUNDIDO

1. Introduo :

Dentre as ligas Ferro-Carbono, os Ferros fundidos constituem um grupo

de ligas de importncia fundamental para a indstria, no s devido as

caractersticas inerentes ao prprio material, como tambm pelo fato de,

mediante introduo de elementos de liga, aplicao de tratamentos trmicos

adequados, o seu estudo fundamental para o tcnico, engenheiro mecnico,

projetista, ao qual se oferece mais uma opo no sentido da seleo de

materiais metlicas para as diversas aplicaes industriais.

2. Definio:

Ferro Fundido uma liga Ferro-Carbono(Silcio), de teores de carbono

geralmente acima de 2% em quantidade superior que se retida em soluo

slida na austenita, de modo a resultar carbono parcialmente livre, na forma de

veios ou lamelas de grafita.

3. O Carbono nos Ferros Fundidos:

O Carbono pode existir nestes materiais sob duas formas diferentes:

- Carbono combinado (Fe3C, Cementita)

- Carbono graftico (Grafita)

Em se tratando de carbono de Ferro fundido, entende-se como carbono

total , isto , o carbono combinado mais o carbono graftico.

Ct = Cc + Cg

A partir destas duas formas, o Ferro fundido classificam-se inicialmente

em dois grandes grupos :

- Ferro Fundido Branco

- Ferro Fundido Cinzento

4. Tipos de ligas :

4.1 Ferro Fundido Cinzento:



A fratura apresenta colorao escura, caracterizada por apresentar

como elementos de liga fundamentais o Carbono e o Silcio e estrutura em que

uma parcela relativamente grande do Carbono est no estado livre (Grafita

lamelar) e outra no estado combinado (Fe3C).

A grafita decorrente da decomposio da Cementita (Fe3C) em Fe + C

e dependo da velocidade de resfriamento, ela se apresenta em forma de veios

ou lamelas de colorao escura.

A ASTM e AFS classificam o aspecto e forma de apresentao da grafita

em cinco tipos, como se segue :

A irregular desorientada

B em roseta

C desigual, irregular

D interdendrtica desorientada

E interdendrtica orientada

Estas Associaes classificam a Grafita, pelas suas dimenses em oito

tamanhos , de 1 a 8, correspondendo o n 1 as dimenses maiores ( veios mais

longos ) e n 8 das dimenses menores.

A grafita tende a adicionar ao material caractersticas lubrificantes;

aparentemente a melhor estrutura para FF Cinzento (quanto a resistncia ao

desgaste), a matriz 100% perltica e grafita tipo A. O pior FF seria o que

apresenta matriz ferrtica associada com grafita dendrtica, tipo D ou E (quanto

a resistncia ao desgaste).

4.1.2 Fatores que influenciam na estrutura de Ferro Fundido:

- Composio qumica

- Velocidade de resfriamento

Utilizando o resfriamento lento (seco mais espessas), a estrutura ser

de Perlita e Grafita; para resfriamento mais lento a estrutura ser Veios de

Grafita + Perlita + Ferrita e quando o teor de Fsforo for superior a 0,15%

ocorre a formao da Steadita ( Fosfeto de Ferro(Fe3P) + Carbeto de

Ferro(Fe3C)).



Obs.: Se observada ao microscpio a Steadita clara e pontilhada,

muito dura e frgil.

Os Ferros Fundidos Cinzentos so mais usados devido as suas

caractersticas de:

- Fcil fuso e moldagem;

- Boa resistncia mecnica;

- Excelente usinabilidade;

- Boa resistncia ao desgaste;

- Boa capacidade de amortecimento.

Alguns tipos de Ferro Fundido:

FC10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 conforme ABNT referentes a usinabilidade,

fundibilidade, resistncia mecnica, dureza; 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 conforme

ASTM (limite de resistncia / dureza).

Algumas aplicaes: anis de pisto, bases de mquina, conexes, undidos

ornamentais, carcaas de compressores, rotores, carters, bloco de motor, anis

de locomotivas, bigornas, carcaa de britadores, bielas, cabeotes, buchas,

bombas, placas de embreagem, peas de bombas de alta presso.

4.2 Ferro Fundido Branco:

Neste material, praticamente todo o Carbono se apresenta na forma

combinada de Carbeto de Ferro (Fe3C) mostrando uma superfcie de Fratura

clara. Suas propriedades fundamentais devido justamente a alta quantidade de

Cementita, so elevadas durezas e resistncia ao desgaste; sua usinabilidade

prejudicada, ou seja esses materiais so de baixa trabalhabilidade.

Para se obter Ferro Fundido Branco, a composio qumica e a

velocidade de resfriamento na produo industrial este fatores so de grande

importncia. Usando o sistema de Coquilha, que consiste em derramar o metal



lquido em moldes metlicos onde o metal ser resfriado em condies e

velocidades que praticamente toda a grafitizao no ser realizada e o

Carbono ficar retido na forma combinada.

4.2.1 O Ferro Fundido Branco pode ser : Hipoeutetico

(exclusivamente Cementita), Euttico (Ledeburita - pequenas reas de Perlita

globular sobre um fundo de Cementita), Hipereutetico ( Cristais de Cementita

sobre um fundo de Ledeburita) A dureza nestes podem estar em torno de

1.100HV.

4.2.2 - Algumas aplicaes do FF Branco:

- Equipamento de manuseio de terra

- Minerao

- Moagem

- Rodas de vages

- Cilindros coquilhados

- Revestimento do moinhos

- Bola de moinhos.

4.3 Ferro Fundido Malevel : um material resultante de um tratamento

trmico especial feito no Ferro Fundido Branco (chamado tratamento de

Maleabilizao) adquirindo ductilidade, maior tenacidade, boa resistncia a

trao, boa dureza, boa resistncia a fadiga, boa resistencia ao desgaste e boa

usinabilidade.

- Maleabilizao : Ciclos de aquecimento e resfriamento a qual

se submetem ferros fundidos brancos, atravs de aquecimento prolongado,

provocando transformao parcial ou total do Carbono. H dois processos

fundamentais de Maleabilizao;

1) Por Descarbonetao : Malevel de ncleo branco, o aspecto da fratura

constituida ( estrutura) de Ferrita (peas de paredes finas ), ncleo cinzento

ou escuro (parede mais espessa) devido a grafitazao.



2) Por Grafitizao : Malevel de ncleo preto devido a fratura de aspecto

escura, cuja Estrutura constituida de Grafita em Ndulos sobre um fundo de

Ferrita.

Algumas aplicaes: peas para veculos, tratores, materiais eltricos,

suportes de molas, caixas de direo, cubos de rodas, sapatas de freio, bielas,

caixas de engrenagens.

4.4 Ferro Fundido Nodular:

Esta liga caracterizada pela ductilidade, tenacidade e resistncia mecnica

sendo que o limite de escoamento mais elevado. A grafita do Ferro Fundido

Nodular apresenta-se na forma esferoidal , obtida pela adio de

determinados elementos no metal fundido, como Magnsio, Crio. A

microestrutura do Ferro Fundido Nodular:

- Ferrita, Perlita, Ndulos de Grafita e Steadita

- Perlita, Ferrita e Ndulos de Grafita ( matriz perltica)

Algumas aplicaes: valvulas de presso, virabrequins, engrenagens, braos

de balancim, pinhes, etc.

5. Preparao:

1- Amostras : Escolha visual da regio onde ser feito o ensaio, ou

ento aps ensaios no destrutivos . O corte dever ser feito por discos

abrasivos, que produzem superfcies planas com baixa deformao, utilizando

discos de alta e baixa dureza, dependendo das ligas a ensaiar.

2- Preparao dos corpos de prova para anlise metalogrfica:

- Cortar : em meio refrigerante, sem queimar o corpo de prova

- Embutir : quente ou frio - quente ( baquelite), embutir se necessrio.

- Marcar : para facilitar a identificao

- Lixar : em meio mido, com lixas grana 60 a 600 granas, se a reteno da

grafita de grande importncia no ser utilizado gua para lubrificar no

estgio de 400 a 600 granas.



- Polir: o polimento pode ser feito com Alumina para remoo dos riscos

superficiais provenientes das lixas mais finas.

A pasta diamantada far a remoo rpida dos riscos superficiais

juntamente com uma modesta quantidade de lubrificante .

Aps polimento lavar em gua corrente, lcool Etlico e secar.

3- Anlise sem ataque quimico:

Aps a realizao do polimento, levar a amostra (c.p.) ao microscpio e

com ampliao de 100x verificar e/ou classificar os tipos e tamanho de grafita,

conforme a tabela ASTM e AFS.

4- Ataque quimicos ( reagentes):

Utiliza-se soluo de cido mineral em lcool ou gua, que revelam a

microestrutura por dissoluo seletiva de reas sensveis como o contorno de

gro e fases. Alguns reagentes mais utilizados no uso do ferro fundido:

- Nital (2 a 5%): cido Ntrico (HNO3) + lcool

- Picral 4% em lcool ( 4 g de cido Pcrico + 100ml lcool)

- Cloreto Ferrico: HCl(60ml) + FeCl3(20g) + 300ml lcool => (este reagente

visa destacar a Steadita).

Aps o ataque com reagente qumico (Nital, Picral) levar ao microscpio

e verificar a estrutura quanto a cor, tamanho, quantidade, formas dos

constituintes presentes como a Grafita, Perlita, Ferrita, Ledeburita, Steadita,

Cementita.

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