INSTITUTO FEDERAL DO ESPRITO SANTOCAMPUS SO MATEUS

RELATRIO DE ANLISE METALOGRFICA MATERIAIS DE CONSTRUO I

SO MATEUS2014

ANLISE METALOGRFICA AO AISI 1070 MATERIAIS DE CONSTRUO I

Trabalho realizado pelos alunos do 4 perodo do curso de Engenharia Mecnica, apresentado no dia 4 de fevereiro de 2014, disciplina de Materiais de Construo Mecnica I. Prof: Andr Gustavo de Sousa Galdino.

SO MATEUS20141. INTRODUOA certido de qualidade de um produto sofre influncia de diversos fatores, atendimento das especificaes do consumidor, custo e respeito ambiental em todas as etapas do ciclo produtivo. No caso de desrespeito de um destes fatores, o item em estado final ou em produo pode ser descartado ou retornar ao ciclo de produo.A exigncia do consumidor influncia na qualidade do produto em questo, os principais quesitos a serem moderadas so a composio qumica, microestrutura, propriedades mecnicas e nvel de defeitos.O controle da microestrutura realizado por meio da analise metalogrfica, um mtodo clssico e essencial no controle de qualidade em processos metalrgicos. Este processo consiste em diversas etapas, preparao da amostra, ataque qumico e analise microgrfica. [1] O exame metalogrfico busca relacionar a estrutura do material com suas propriedades fsicas, processo de fabricao, etc. O processo pode ser macrogrfico, busca dados sobre a homogeneidade do material, distribuio e origem das falhas e impurezas. J no processo microgrfico, observa-se a granulao do material, sua microestrutura, entre outros fatores. [2]

2. PREPARAO DA AMOSTRAA anlise microscpica da microestrutura necessita de uma preparao da superfcie a ser analisada, de maneira que todas as estruturas presentes sejam identificadas. O processo de preparao deve ser executado com tamanha ateno para no gerar alteraes na microestrutura. [1]2.1 - ESCOLHA DA AMOSTRAA escolha da amostra para analise microgrfica, em peas grandes, pode ser realizada aps exame macrogrfico, sendo o material homogneo a localizao do corpo de prova indiferente, j se encontrar desigualdades pode-se tirar amostras de diversos pontos. Peas pequenas so selecionadas por inteiro. [3] 2.2 - CORTEExiste casos em que se torna necessrio secionar a amostra, o mtodo mais vivel para realizar o corte na amostra, com pouqussima influncia sobre a estrutura da mesma o corte abrasivo, que gera uma superfcie relativamente plana. Na figura 1 apresenta-se um exemplo de cortadora. [4]

Figura 1. Cortadora

No processo em questo utilizou-se uma cortadora manual, onde o operador tem domnio do avano do disco abrasivo sobre a amostra. Inicialmente faz-se o ajuste e fixao da amostra na mquina por meio de morsas, fecha-se a tampa da mquina e ento acionado o motor. Antes de iniciar o carregamento da alavanca, que controla o disco, necessrio verificar se o sistema de refrigerao est funcionando. Efetua-se um carregamento moderado da alavanca at o corte total da amostra. 2.3 - EMBUTIMENTOEste processo torna-se desnecessrio quando as dimenses da superfcie analisada so consideravelmente grandes. [4]O embutimento tem forte importncia na analise microgrfica, porque ajuda no manejo de peas pequenas e impede rasgos na lixa e no pano de polimento por corpos de prova com arestas. [2]Este processo pode ser executado a frio, usando uma resina polimrica com adio de catalisadores de endurecimento, ou a quente, utilizando o baquelite, figura 2. Normalmente o processo a quente executado em pequenas maquinas de prensa como na figura 3, e com temperaturas entre 150C e 200C. [1]

Figura 2. Amostras embutidas, a quente na esquerda, a frio na direita.

Figura 3. Prensa para embutimento a quente.

2.4 - LIXAMENTOAps o embutimento, executa-se um processo fundamental na preparao da amostra. O processo de lixamento pode ser considerado a etapa mais complicada e com maior nvel de dificuldade na sua execuo. Atravs do lixamento se visa obter uma superfcie plana e lisa, removendo grande parte dos danos oriundos do corte riscos e marcas profundas - e preparando a amostra para o polimento. [1, 2, 4]O processo consiste em lixar de maneira automtica ou manual a amostra em questo. As lixas a serem utilizadas iniciam com uma granulao alta e vo diminuindo com a sequncia do processo. Cada etapa de lixamento deve remover todas as marcas deixadas pela anterior. [2, 4]O lixamento deve ser realizado minuciosamente, pois a velocidade de rotao ou a presso de trabalho podem realizar deformaes plsticas na superfcie da pea, modificando sua anlise.Para a amostra da anlise metalogrfica em questo foi utilizado uma sequencia de lixas,100, 220, 320, 400, 600, 800, 1200. Todas so lixas dgua.O processo inicia-se com a lixa de granulao maior, faz-se uma marca na pea para orientao, liga-se a gua e a lixadeira, ento iniciado o processo de desbaste at que as marcas da pea sejam apenas as da ltima lixa utilizada. Aps terminar com uma lixa, a pea rotacionada 90 como apresentado figura 4 para o novo lixamento. As lixas aps o processo so imersas em gua para sua conservao.

Figura 4. Esquema do trabalho de lixamento.

2.5 - POLIMENTOEste processo objetiva espelhar a superfcie do material, retirando todas as marcas restantes do lixamento, para este fim utilizam-se agentes abrasivos como pasta de diamante ou alumina. Realizada em uma politriz, equipamento constitudo por discos giratrios onde so fixados tecidos especiais por anis metlicos ou adesivos como na figura 5. [1, 4]

Figura 5. Politriz

Para realizar o polimento, a superfcie da amostra limpa, removendo traos abrasivos, solventes, poeiras e outros. Utiliza-se lavagem por lquido de baixo ponto de ebulio, diminuindo o tempo para secagem do material. [4]O processo de polimento inicia-se com a escolha do tecido e do agente abrasivo. Aps esta seleo, ficado o tecido na politriz e aplicado o agente, ento acionado o motor da politriz, liga-se a gua em baixa quantidade, e pe a superfcie a ser analisada da amostra em contato com o pano de polimento. Deve-se evitar um processo muito longo, presso excessiva, polir materiais diferentes com o mesmo tecido. [1, 2, 3, 4]

2.6 - ATAQUE QUMICO

A superfcie polida reflete a luz incidida pelo microscpio de maneira homognea, impedindo a distino dos detalhes microestruturais da amostra, como uma soluo para este problema, o ataque qumico visa diferenciar os detalhes microestruturais, uma vez que as regies de contorno de gro corroem mais rpido que o seu interior. [1, 4]A primeira etapa do processo a escolha do reagente, o processo comunmente executado por agitao da amostra tendo sua superfcie a ser analisada imersa no reagente. O tempo do processo depende de variveis como a concentrao do reagente, e do material analisado. Aps o fim do ataque a amostra lavada com lcool, passa-se algodo e posteriormente submetida a um jato de ar quente para secagem. [5]No processo em questo, analise do ao AISI 1070, utiliza-se o Nital sendo o mais usado na analise metalogrfica de aos, ataca principalmente os contornos de gro. [5]

3. MICROSCOPIA

A anlise microscpica realizada por microscpicos que permitem examinar e fotografar a amostra, exigindo aparelhos com alta preciso. Utilizando do aumento fornecido por estes equipamentos para uma minuciosa anlise das estruturas da amostra. Neste trabalho as amostras foram obtidas por DRX. [3, 4]Aps a amostra passar por todo o processo de preparao, e sofrer a diferenciao microestrutural atravs do ataque qumico, usa-se esta tcnica para observar a estrutura do material analisado e ento comparar com dados presentes na literatura, com o objetivo de obter informaes sobre o material. [1,2,3,4,5]

4. RESULTADOS E DISCUSSONas figuras a seguir 6, 7, 8 e 9 apresentada a microestrutura da amostra de ao AISI 1070 obtidas pelo processo de metalografia microgrfica. Este material um ao de alto carbono, teor entre 0,65 e 0,75% utilizado quase sempre aps tmpera e revenido, seguido de resfriamento lento. [5,6]

Figura7. AmostraFigura 6. Amostra

Figura 9. AmostraFigura 8. AmostraComo parte final do trabalho, a comparao com as imagens da literatura, a partir desta etapa nota-se uma estrutura de perlita com poucas reas de ferrta, obtida atravs de resfriamento lento aps os tratamentos de normalizao tempera e revenido realizados.O ao AISI 1070 utilizado em molas de baixa solicitao, produtos resistentes ao desgaste, brocas entre outras aplicaes, devido a boa resistncia, capacidade de tratamento tmico e bom ndice final de dureza.

5. REFERENCIAS [1] MILAN, M. T.; MALUF, O; SPINELLI, D; BOSE FILHO, W. W. Metais: Uma viso objetiva. Disponvel em: http://www.mib.eng.br/arquivos/pdf/Capitulotres.pdf Acesso em 2 de fevereiro de 2014 s 08:00 horas.[2] BAPTSTA, A. L. B.; SOARES, A. R.; NASCIMENTO, I. A. O ensaio metalogrfico no controle da qualidade. Disponvel em: http://profpaulofj.webs.com/apostilas/ensaio_metal_no_cq.pdf. Acesso em 2 de fevereiro de 2014 s 08:00 horas.[3] OLIVEIRA, J. M. Noes de Metalografia. Disponvel em: http://profpaulofj.webs.com/apostilas/TECNOLOGIA_Metalografia.pdf. Acesso em 2 de fevereiro de 2014 s 08:00 horas.[4] ROHDE, R. A. Metalografia preparao de amostras. Uma abordagem prtica. LEMM Laboratrio de Ensaios Mecnicos e Materiais, 2010.[5] COALPERT, H. Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns. 4 Edio. So Paulo: Blucher, 2008.[6] CALISTER, W. D. Fundamentos da Cincia e Engenharia de Materiais, 2 edio. LTC, 2006.