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Curso Básico de Análise Metalográfica LEME LEME Laboratório Laboratório de de Estudos Estudos de de Materiais Materiais e e Ensaios Ensaios UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ PR

Curso Básico de Analise Metalografica

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Text of Curso Básico de Analise Metalografica

  • Curso Bsico de Anlise Metalogrfica

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  • Definio

    Metalografia a cincia que estuda as macro e microestruturas dos metais e ligas metlicas, correlacionando as observaescom as propriedades fsicas do material.

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  • Normas de referncia

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    E 1181 87 Characterizing Duplex Grain SizesE 1077 91 Descarburization of Steel Specimens, Estimating the Depth ofE 930 92 Grain Observed, Largest, in a Metallographic Section (ALA Grain Size), EstimatingE 1382 91 Grain Size, Average, Using Semiautomatic and Automatic Image AnalysisA 24767 (1990) Graphite in Iron Castings, Evaluating the Microstructure ofE 1245 89 Inclusion Content of Steel and Other Metals by Automatic Image Analysis, DeterminingE 1122 92 Obtaining JK Inclusion ratings Using Automatic Image AnalysisE 768 80 (1985) Specimens for Automatic Inclusion Assessment os Steel, Preparing and EvaluatingE 175 Termilogy of MicroscopyE 456 Termilogy Relating to Quality and StatisticsASTM E 44 Definitions of Terms Relating to Heat Treatment of MetalsASTM E 1268 88 Microstructures, Assessing the Degree of Banding or orientation ofASTM E 340 87 Macroetching and AlloysASTM E 407 70 Microetching Metal and AlloysASTM E 384 89 Microhardness of MaterialsASTM E 3 80 Preparation of Metallographic SpecimensASTM E 112 88 Grain Size, Avarage, DeterminingASTM E 45 87 Inclusion Content of Steel, DeterminingASTM E 562 89 Volume Fraction by Systematic Manual Point Count, Determining

  • Normas de referncia

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    PR

    ASTM E 7 92b MetallographyASTM E 883 86 Metallographyc PhotomicrographyABNT 8108 Ataque com Reativos Metalogrficos em Ligas No FerrosasABNT 9208 Determinao dos Nveis de MicroinclusesABNT 7555 Revelao do Gro AustenticoABNT 11568 Determinao de Tamanho de Gro de Materiais metlicosABNT 6339 Determinao da Temperabilidade Jominy em AoABNT 8653 Metalografia e Tratamentos Trmicos e Termoqumicos das Ligas Ferro carbonoABNT MB03218 Ao Anlise por MacroataqueABNT PB00578 Ao Inoxidvel Tratamento TrmicoABNT MB03189 Aos Determinao da Profundidade de DescarbonetaoABNT NB 1227 Amostragem e Preparao de Amostras de Aos ForjadosABNT NB01232 Ensaio Visual em Soldas, Fundidos, Forjados e LaminadosABNT MB01512 Ferro Fundido Nodular e Ferro Fundido Malevel Contagem de Ndulos de GrafitaABNT EB01151 Morfologia de Grafita em Ferro FundidoNBR 13187 Tratamentos Trmico e Termoqumico de Ferro FundidoNBR 13286 Ao para Cementao Avaliao Microscpica de Estrutura BandeadaABNT PB00671 Tabelas de Valores da Dureza Vickers (HV) para Materiais MetlicosABNT PB00672 Tabelas de Valores de Dureza Brinell (HB) para Materiais Metlicos

  • MacrografiaConsiste no exame a olho n ou lupa do aspecto de uma superfcie plana seccionada de uma pea ou amostra metlica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado.

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    PR

    Algumas das heterogeneidades comumente detectadas:- vazios causados pela contrao do metal no resfriamento;- segregaes causadas por impurezas e outros metais;- dendritas e, em alguns casos, gros de solidificao;- trincas devido s tenses excessivas no resfriamento;- regies alteradas termicamente na soldagem;- estrutura colunar devido ao processo de soldagem e solidificao;

  • Macrografia

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    PR

    Tcnica macrogrfica

    O primeiro passo consiste em saber qual o fim visadoe o que se deseja obter. Para isto necessita-se de umcorpo de prova escolhido e preparado com critrio.Escolha e localizao a ser estudada:

    Fica a critrio do analista, que ser guiado na sua escolha pela forma, pelos dados que se quer obter e por outras consideraes da pea em estudo.

  • Macrografia

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    PR

    Um corte transversal permite verificar:

    - a natureza do material (ao, ferro fundido);- seo homognea ou no;

    - forma e intensidade da segregao;

    - posio, forma e dimenses das bolhas;

    - forma e dimenses dos dendritas;

    - existncia de restos do vazio;

    - profundidade da tmpera, etc.

  • Macrografia

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    PR

    Um corte longitudinal permite verificar:

    se uma pea fundida, forjada ou laminada;- se a pea foi estampada ou torneada;

    - solda em barras;

    - extenso de tratamentos trmicos superficiais, etc.

  • Macrografia

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    PR Detalhe de um tubo de solda com costura

  • Macrografia

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    PR

    a) Seo transversal de um filete de rosca com descarbonetao superficial.

    b) Seo transversal de trinca de fadiga em filete de rosca.

    a) b)

  • Macrografia

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    PR

    a) Incluses de xidos globulares;b) Incluses de sulfetos.

    a) b)

  • Macrografia

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    PR

    Preparao de uma superfcie plana e polida na rea escolhida:

    Etapa 1: Corte

    Feito com serra ou disco abrasivo adequado;

    Essa operao deve ser realizada com o devido cuidado, de modo a evitar encruamentos locais excessivos, bem como aquecimento a mais de 100C em peas temperadas, pois poderia causar alteraes microestruturais.

  • Macrografia

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    PR Corte com serra

  • Macrografia

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    PR Corte com disco abrasivo

  • Macrografia

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    PR

    Preparao de uma superfcie plana e polida na rea escolhida:

    Etapa 2: Lixamento

    Realizado com lixas, em direo normal aos riscos j existentes;

    Passa-se sucessivamente para lixa de granulao mais fina, sempre mudando a direo de 90. Deve-se tomar cuidados especiais para no arredondar as arestas dos corpos de prova.

  • Macrografia

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    PR

    Ataque da superfcie preparada:

    De acordo com o material e com a finalidade do exame, tm-se diversos reativos:

    - reativo de iodo;

    - reativo de cido sulfrico;

    - reativo de cido clordrico;

    - reativo Fry;

    -reativo Heyn;

    - Nital ou Picral a 10% ou mais.

  • Micrografia

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    PR

    Consiste no estudo dos produtos metalrgicos, com o auxlio do microscpio, permitindo observar a granulao do material, a natureza, forma, quantidade e distribuio dos diversos constituintes ou de certas incluses, etc.

    Gros em um material metlico

  • Micrografia

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    PR

    Preparao da amostra

    O primeiro passo para a obteno de um bom resultado a escolha e preparao adequada da amostra.

    Esta deve representar a pea em estudo. para isto no deve sofrer qualquer alterao em sua estrutura.

    Um aquecimento demasiado (acima de 100 0C), deformaes plsticas (em metais moles), ou a formao de novos gros por recristalizao devem ser evitados.

    A rea da amostra a ser examinada no deveria exceder de 1 a 2 cm2 , sob pena de se ter um tempo de preparao excessivo.

    1) Escolha e localizao a ser estudada:

  • Micrografia

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    PR

    A necessidade do embutimento de amostrasmetalogrficas de grande importncia em micrografia, pois alm de facilitar o manuseio de peas 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.

    2) Embutimento:

  • Micrografia

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    PR

    O embutimento com resinas sintticas apresenta as seguintes vantagens:a) so neutras em relao as solues de ataque;b) impedem a infiltrao das solues em poros e fendas;c) a dureza pode ser adaptada dureza do material a ser embutido, atravs de aditivos especficos.

    O embutimento pode ser:

    a) a frio quando se usa resinas sintticas de polimerizao rpida;

    b) a quente quando a amostra embutida em materiais termoplsticos por meio de prensas.

    2) Embutimento:

  • Micrografia

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    PR

    2) Embutimento:

    Embutimento a quente em resina

  • Micrografia

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    PR

    2) Embutimento:

    Arredondamento das bordas

  • Micrografia

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    PR

    O lixamento essencialmente o processo de preparao de uma superfcie lisa e plana da amostra metalogrfica para o subsequente polimento. Para isto, comea-se por lixar a amostra em lixas de granulao cada vez menor, mudando de direo(900) em cada mudana de lixa at desaparecerem os traos da lixa anterior.

    3) Lixamento ou pr-polimento:

  • Micrografia

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    PR

    a) Escolha adequada do material de lixamento em relao amostra e ao tipo de exame final;

    b) A superfcie deve estar sempre rigorosamente limpa isenta de lquidos e graxas que possam provocar reaes qumicas na superfcie.

    c) Na mudana de lixas deve-se limpar perfeitamente a superfcie da amostra.

    d) Riscos profundos que surgiram durante o lixamento, de preferncia devem ser eliminados por novo lixamento, pois um polimento demorado em geral no resolva.

    e) Metais diferentes no devem ser lixados sobre a mesma lixa.

    3) Lixamento ou pr-polimento:

  • Micrografia

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    PR

    O lixamento pode ser:

    a) seco: a amostra lixada diretamente sobre a superfcie da lixa;

    b) mido: este processo facilita o lixamento, evitando aquecimento e a formao de poeira no ar;

    c) manual: quando a amostra trabalhada pelo analista diretamente sobre a lixadeira;

    d) automtico: o trabalho montono de lixamento substitudo por este processo.

    3) Lixamento ou pr-polimento:

  • Micrografia

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    PR

    3) Lixamento ou pr-polimento:

    Lixamento em lixadeira automtica

  • Micrografia

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    PR

    Consiste na obteno de uma superfcie isenta de risco, do modo a se obter uma imagem clara ao microscpio. Para isto, inicia-se por polir a amostracom material de granulao cada vez menor.

    4) Polimento:

    Para se obter uma superfcie perfeitamente polida, os seguintes cuidados devem ser observados:a) Escolha adequada do material de polimento em relao em relao amostra e ao tipo de exame final.b) A superfcie deve estar sempre rigorosamente limpa, isenta de poeira de vestgio do polimento anterior, a fim de no provocar riscos.c) Na mudana dos panos ou feltros de polimento, deve-se limpar perfeitamente a superfcie da amostra.

  • Micrografia

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    PR

    a) mecnico quando se usa uma politriz fixa ou motorizada, apresentando esta ltima geralmente velocidade varivel;

    b) eletroltico neste processo as irregularidades de superfcie so alisadas quando a amostra funciona como nodo dentro de um banho eletroltico(principalmente utilizado para metais moles, ao inoxidvel austenticos).

    c) Mecnico eletroltico este pode ser alternado, passando da pasta de diamante ao processo eletroltico, ou combinado.

    4) Polimento:

  • Micrografia

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    PR

    Escolha do tipo de polimento:a) Materiais homogneos comuns (ao, cobre, etc.)

    Para estes tipos de materiais usa-se o polimento eletroltico, podendo ainda ser usado o polimento mecnico (pasta de diamante).

    b) Materiais heterogneos (ferro fundido, alumnio e ligas)Este grupo de materiais pode normalmente ser melhor polido por meio do polimento mecnico (mtodo do diamente). Porm, deve-se dar um tratamento especial durante o polimento mecnico do alumnio e suas ligas.

    c) Metais especiais (metais preciosos, tungstnio, ligas de cobre, etc.)Para este grupo de materiais, o polimento mais indicado o polimento eletro-mecnico.

    4) Polimento:

  • Micrografia

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    4) Polimento:

    Polimento com alumina em suspenso

  • Micrografia

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    O ataque feito agitando-se a superfcie polida mergulhada no reativo posto numa pequena cuba.

    A durao do ataque depende da concentrao de reativo e da natureza e textura da amostra. Em mdia, a durao do ataque para ferro fundido e aos comuns de 5 a 15 s.

    Aps o ataque lava-se imediatamente a superfcie atacada com lcool e em seguida efetua-se a secagem, passando-se primeiramente um pequeno chumao de algodo umedecido com lcool e depois um jato de ar quente superfcie.

    5. Ataque da superfcie preparada:

  • Micrografia

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    Reativos comumente usados:

    - Soluo de cido ntrico a 1% em lcool etlico Nital.

    - Soluo de cido pcrico a 4% em lcool etlico Picral.

    - Soluo de picrato de sdio.

    5. Ataque da superfcie preparada:

  • Micrografia

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    5. Ataque da superfcie preparada:

  • Micrografia

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    PR

    5. Ataque da superfcie preparada:

    Ataque da superfcie por imerso

  • Micrografia

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    PR

    PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL :

    Corte:

    Cortadora com disco abrasivo e refrigerao;

    - ligas no ferrosas moles: (alumnio, lato, bronze) ou materiais ferrosos: (aos de alto e baixo teor de carbono, aos temperados) > disco de SiC.- materiais de alta dureza, materiais cermicos:(alumina, nitreto de titnio, slica vtrea, quartzo, etc.) > discos diamantados.

  • Micrografia

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    PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL :EmbutimentoEmbutir em resina plstica;

    Se for a quente:baquelite preta (genrica) mdia dureza;baquelite marrom (genrica) mdia dureza (para peas de ferrosos em geral);baquelite verde alta dureza (para filmes e camadas passveis de destacamento);Se for a frio:resina epxi (dura) , acrlica mdia), polister (macia).Materiais de baixo ponto de fuso embutimento frio.

  • Micrografia

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    PR

    PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL :

    LixamentoLixar gradativamente na seqncia de lixas com granulometria da mais grossa para mais fina:

    Rotina: #220, #320, #400, #600.

    Melhor acabamento: #220, #320, #400, #600 e #1000.

    Alternar em 90 o sentido de lixamento ao trocar de lixa.

  • Micrografia

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    PR

    PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL :PolimentoPolimento grosso:

    Pano de nylon, pasta de diamante (ou alumina) de 6 m e lubrificante especial para polimento ou lcool;

    Lavagem da pea para no contaminar o pano seguinte.

    Polimento final: Pano macio (tipo camura) e pasta de diamante (ou alumina) 1 m;Para melhor acabamento: espelhamento com pasta de diamante ou alumina 0,25 m;

    Lavagem final, limpeza, para eliminar resduos e secagem aps passar por lcool utilizando ar quente. Neste estgio a amostra no deve ficar com manchas de secagem.

  • Micrografia

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    PR

    PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL :Ataque qumicoAtaque com reagente de nital 2% por tempo variando de 10 a 20s;

    Lavagem em gua seguida de alcool;

    Secagem com ar quente soprado;

    Observao no microscpio.

  • Micrografia

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    PR Segregao nos aos

  • Micrografia

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    PR Incluso no metlica

  • Micrografia

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    PRAo SAE 1020 recozido - Interpretao

  • Tcnicas de microscopia

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    PR

  • Tcnicas de microscopia

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    PRSistema convencional Sistema invertido

    Microscpio tico

  • Tcnicas de microscopia

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    PR

    Microscpio eletrnico de varredura (MEV)

  • Tcnicas de microscopia

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    PR

    Microscopio eletrnico de varredura (MEV)

    MEV vista geral

  • Tcnicas de microscopia

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    PR

    Microscopio eletrnico de varredura (MEV)

    MEV identificao das fases presentes

  • Metalografia quantitativa

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  • Metalografia quantitativa

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  • Metalografia quantitativa

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  • Metalografia quantitativa

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    PR

  • Metalografia quantitativa

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    PR

  • Metalografia quantitativa

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    PRDeterminao do tamanho de gro mdio pelo mtodo dos interceptos

  • Metalografia quantitativa

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    PR Determinao da frao volumtrica da fase

  • Possibilidades da tcnica microgrfica

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    PR

    Grau de descarbonetao em ao

  • Possibilidades da tcnica microgrfica

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    PR

    Micrografia de filme de zinco sobre ao carbono

  • Microestruturas tpicas

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    PR

    Lamelar Dendrtica

    Encruada Colunar

    Equiaxial

  • Referncias bibliogrficas

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    PR

    G. F. VanderG. F. Vander VoortVoort -- MetallographyMetallography: Principles and Practice, : Principles and Practice, McGrawMcGraw--Hill Book Co., New York, 1984.Hill Book Co., New York, 1984.

    COLPAERT, H. COLPAERT, H. -- Metalografia dosMetalografia dos Produtos Siderrgicos ComunsProdutos Siderrgicos Comuns, , 3 a3 a edioedio,, Editora Edgard Blcher LtdaEditora Edgard Blcher Ltda,, SoSo Paulo, 1992.Paulo, 1992.

    COUTINHO, T. A. COUTINHO, T. A. -- AnliseAnlise ee PrticaPrtica . Metalografia de. Metalografia de NoNo--FerrososFerrosos, , Editora Edgard Blcher LtdaEditora Edgard Blcher Ltda,, SoSo Paulo, 1980.Paulo, 1980.

    FAZANO, C. A. T. V. FAZANO, C. A. T. V. -- AA PrticaPrtica Metalogrfica,Metalogrfica, Hemus Livraria Hemus Livraria Editora LtdaEditora Ltda,, SoSo Paulo, 1980.Paulo, 1980.

    Dirio, Fernando de Medeiros,Dirio, Fernando de Medeiros, Tratamentos TrmicosTratamentos Trmicos, CEFET, CEFET--PR, PR, 2000;2000;

    Notas Notas de aula de aula da disciplina da disciplina EM 641 do EM 641 do profprof. . Eugenio ZoquiEugenio Zoqui, , UnicampUnicamp, 2005., 2005.